Analisa galaksi terjauh teleskop James Webb belum mematahkan teori alam semesta


Science | 28 February 2023


Jarak nyata galaksi dari Bumi menunjukkan bahwa mereka terbentuk jauh lebih awal dalam sejarah alam semesta dianding perkiraan sebelumnya.
Temuan teleskop James Webb / JWST telah di konfirmasi, galaksi primodial atau galaksi kuno yang ditemukan sudah ada disana dan sudah menyala dengan bintang.

Hanya 330 juta tahun setelah waktu 0 dari Big Bang (teori awal pembentukan alam semesta).
Tercatat 4 galaksi yang ada menjadi galaksi atau struktur terjauh dan paling awal yang dapat dilihat di masa sekarang.
Galaksi primodial terlihat sangat redup, tapi beberapa galaksi lain sudah terlihat bersinar terang. Artinya galaksi kerdil disana berpotensi sangat besar dari perkiraan.

Beberapa analisa dibawah ini tidak mudah di mengerti. Setidaknya memiliki dasar dari beberapa teori terbentuknya alam semesta sampai saat ini.

Teori awal tentang pembentukan galaksi dipertanyakan
Setelah Big Bang, usia alam semesta yang masih bayi mulai mendingin. Dalam beberapa juta tahun, plasma bergolak yang memenuhi ruang angkasa menjadi tenang, dan elektron, proton, dan neutron bergabung menjadi atom, sebagian besar hidrogen netral. Segala sesuatunya sunyi dan gelap selama periode durasi yang tidak pasti yang dikenal sebagai zaman kegelapan kosmik. Kemudian sesuatu terjadi.

Teori sebelumnya menyebut bintang pertama lahir pada masa 400 juta tahun setelah tahun 0.

JWST menemukan galaksi yang baru berusia 330 juta tahun dari dasar teori Big Bang, lebih awal dari teori sebelumnya.
Dan bukan cahaya bintang, tapi sudah terkumpul banyak bintang yang terang dan membentuk sebuah galaksi kerdil.

Bagaimana mungkin bintang-bintang menyala di dalam awan gas super panas begitu cepat setelah beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang?
Bagaimana mungkin mereka dengan menjalin diri menjadi struktur besar (galaksi kerdil) yang terikat secara gravitasi?



Butuh beberapa saat untuk mencapai hal-hal besar seperti ini, ”kata Mike Boylan-Kolchin, fisikawan teoretis di University of Texas, Austin.

Temuan JWST membuat para astronom memikirkan kembali bagaimana galaksi mulai terbentuk, terutama di awal kosmik.
Teleskop belum memecahkan kosmologi, tidak berarti kasus galaksi yang terlalu dini akan berubah menjadi tidak penting.

Urutan terbentuk alam semesta

Para astronom pertama kali mencoba melihat struktur paling awal di alam semesta menggunakan teleskop Hubble tahun 1995.
Hubble membutuhkan 10 hari melakukan pemantauan, dan Hubble mendapat 342 eksposur bidang ruang yang tampak kosong.



Para astronom terheran-heran ada yang bersembunyi di kegelapan pekat dari ruang yang sebelumnya disebut kosong.
Hubble dapat melihat ribuan galaksi dari berbagai jarak dan beberapa masih tahap perkembangan yang berbeda, terbentang jauh lebih awal dari yang diperkirakan siapa pun.
Dan terakhir Hubble menemukan beberapa galaksi yang sangat jauh
2016 para astronom menemukan galaksi yang paling jauh, yang disebut GN-z11, sebuah noda samar yang berasal dari 400 juta tahun setelah Big Bang yang di dapat oleh Hubble.
Galaksi dengan pergeseran cahaya merah z11 menjadi rekor galaksi terjauh yang pernah di tangkap oleh Hubble.

Sebagian karena galaksi itu kecil (galaksi kerdil), dengan 1 persen massa dari galaksi Bima Sakti, dan sebagian masih berdiri sendiri.
Para astronom membutuhkan teleskop yang lebih kuat untuk melihat apakah GN-z11 adalah galaksi yang eksentrik atau bagian dari populasi yang lebih besar dari galaksi awal, agar dapat membantu menentukan apakah kita kehilangan bagian penting dari resep astronomi yang dipercaya saat ini.

Teleskop luar angkasa generasi berikutnya itu, dinamai dari mantan NASA James Webb, diluncurkan akhir 2021.
Segera setelah JWST dikalibrasi, cahaya dari galaksi awal menetes ke camera elektronik sensitifnya.
Para astronom menerbitkan banyak makalah yang menjelaskan apa yang mereka lihat dari data teleskop James Webb.

Peneliti menggunakan versi efek Doppler untuk mengukur jarak objek.
Ini mirip dengan mencari lokasi ambulan berdasarkan suara
Nada sirene terdengar lebih tinggi dan kuat saat mendekat seseorang yang mendengar dan kemudian lebih rendah dan surut setelah menjauh.

Semakin jauh sebuah galaksi, semakin cepat benda tersebut menjauh dari kita, sehingga cahayanya membentang ke panjang gelombang yang lebih panjang dan tampak lebih merah. Dikenal sebagai pergeseran warna merah.
Pergeseran warna merah dan menjadi sangat merah tersebut dinamai z.
Jadi angka z menandai berapa jauh sebuah benda menempuh perjalanan dan akhirnya sampai terlihat di Bumi.

Salah satu makalah pertama tentang data JWST berasal dari Naidu, astronom MIT, dan rekan-rekannya.
Tim mengunakan algoritme pencariannya dengan menandai sebuah galaksi yang tampaknya sangat terang tapi sangat jauh.

Galaksi terjauh Z13

Naidu menjulukinya GLASS-z13, menunjukkan jaraknya yang terlihat pada pergeseran merah 13+ lebih jauh dari apa pun yang terlihat sebelumnya.
Dan tim akhirnya merevisi menjadi z-12,4 dan dinami dengan galaksi GLASS-z12.

Astronom lain mengerjakan berbagai pengamatan JWST melaporkan nilai pergeseran merah dari 11 sampai 20, termasuk satu galaksi bernama CEERS-1749 atau CR2-z17 -1


Galaksi yang ini telah melewati waktu 13,7 miliar tahun lalu. Atau hanya 220 juta tahun setelah tahun 0.

Tim peneliti masih mempertanyakan, bagaimana sebuah galaksi dapat tumbuh lebih cepat dari waktunya.
Mereka tidak berharap menemukan sebuah galaksi yang terbentuk di waktu tersebut, nyatanya ada.
Teori sebelumnya, pertumbuhan bintang tidak akan sebanyak apa yang mereka lihat, seperti membentuk galaksi kerdil setingkat galaksi masif.
Bintang bintang disana belum memiliki waktu cukup sampai bergabung menjadi satu kata Chris Lovell, ahli astrofisika di University of Portsmouth di Inggris.

Percobaan lain diterbitkan bulan November 2022, para peneliti menganalisis simulasi komputer alam semesta yang diatur dengan probabilitas dari permodelan.
Menemukan galaksi-galaksi awal JWST yang terang adalah urutan besar, lebih berat daripada yang terbentuk secara bersamaan dalam simulasi.

Rohan Naidu, seorang astronom di Massachusetts Institute of Technology, adalah salah satu ilmuwan pertama yang menemukan galaksi awal yang sangat terang dalam gambar JWST.

Beberapa astronom dan media mengklaim bahwa JWST melanggar kosmologi, tetapi tidak semua orang yakin.
Satu masalah adalah prediksi
Sementara materi gelap dan energi gelap itu sederhana, materi yang terlihat memiliki interaksi dan perilaku yang komplek, dan tidak ada yang tahu persis apa yang terjadi pada tahun-tahun pertama setelah Big Bang.
Masalah lainnya adalah sulit untuk mengatakan dengan tepat seberapa jauh galaksi itu.

Dalam beberapa bulan sejak makalah pertama diumumkan, usia beberapa galaksi yang diduga memiliki pergeseran merah tinggi dipertimbangkan kembali.
Beberapa diturunkan ke tahap selanjutnya dari evolusi kosmik karena kalibrasi teleskop yang diperbarui. CEERS-1749 ditemukan di wilayah langit yang berisi gugusan galaksi yang cahayanya 12,4 miliar tahun yang lalu, dan Naidu mengatakan kemungkinan galaksi sebenarnya adalah bagian dari gugusan ini

Mungkin ada pengganggu yang lebih dekat yang mungkin dipenuhi debu yang membuatnya tampak lebih Redshift (lebih jauh dari perhitungan) itu.
Menurut Naidu, objek CEERS-1749 itu aneh, tidak peduli seberapa jauh jaraknya.
Akan menjadi jenis galaksi baru yang tidak kita ketahui, galaksi kecil bermassa sangat rendah yang entah bagaimana telah menumpuk banyak debu di dalamnya, sesuatu yang secara tradisional tidak kita duga, katanya.
Mungkin saja ada jenis objek baru yang membingungkan pencarian kita untuk galaksi yang sangat jauh.

JWST tidak hanya mengamati cahaya bintang melalui fotometri, atau mengukur kecerahan, tetapi juga melalui spektroskopi, atau mengukur panjang gelombang cahaya.
Jika pengamatan fotometri seperti gambar wajah di tengah keramaian, maka pengamatan spektroskopi seperti tes DNA yang dapat mengetahui riwayat keluarga seseorang.

Naidu dan lainnya yang menemukan galaksi awal yang besar mengukur pergeseran merah menggunakan pengukuran yang berasal dari kecerahan dan pada dasarnya seperti melihat wajah di kerumunan menggunakan kamera yang sangat bagus.



Awal Desember 2022, para kosmolog mengumumkan mereka telah menggabungkan kedua metode tersebut untuk menghitung empat galaksi yang terlihat.

Tim JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) mencari galaksi dengan spektrum cahaya inframerah, tapi tiba-tiba terputus pada panjang gelombang kritis yang dikenal sebagai jeda Lyman di dapat dari 4 galasi terjauh yang di analisa.

Lyman Break

Ada garis putus yang menurun, itu terjadi dari hidrogen yang mengambang di ruang antar galaksi yang menyerap cahaya.
Ketika galaksi terus menjauh dari pengamatan di Bumi, panjang gelombang memiliki jedah dan tiba tiba dapat bergeser.

Ketika cahaya galaksi tampak turun, panjang gelombang jedah juga bergeser.
Sampai dapat dicatat, galaksi tersebut berada hingga z-13,2 atau cahaya yang tertangkap berasal dari 13,4 miliar tahun lalu.
Setelah data diturunkan, tim peneliti JADES panik kata Kevin Hainline astronom universitas Arizona.
Mereka bisa menyebut itu memang ada.

Brant Robertson, seorang astronom JADES di University of California, Santa Cruz, mengatakan temuan menunjukkan alam semesta awal berubah dengan cepat dalam 1 miliar tahun pertama, galaksi berkembang 10 kali lebih cepat daripada yang mereka lakukan hari ini.
Peneliti menyebut perkembangan tumbuhnya galaksi jauh lebih cepat dari saat ini.

Kemungkinan teoretis
Saat para astronom dan publik melihat gambar JWST yang luar biasa, para peneliti mulai bekerja di belakang layar untuk menentukan apakah galaksi yang berkedip ke pandangan kita benar-benar membalikkan

Massa galaksi berasal dari kecerahannya. Tetapi Megan Donahue, seorang astrofisikawan di Michigan State University, mengatakan hubungan antara massa dan kecerahan adalah tebakan, berdasarkan asumsi yang dikumpulkan dari bintang-bintang terkenal dan galaksi yang dipelajari dengan baik.

Salah satu asumsi utama adalah bintang selalu terbentuk dalam kisaran massa statistik tertentu, yang disebut fungsi massa awal (IMF / initial mass function).

Parameter IMF ini sangat penting untuk mendapatkan massa galaksi dari pengukuran kecerahan.
Bintang di awal adalah bintang yang panas, berwarna cahaya biru, dan berat (besar), sehingga menghasilkan lebih banyak cahaya, sedangkan mayoritas massa galaksi biasanya terkunci di bintang yang dingin, berwarna merah, dan ukuran kecil.

Mungkin saja IMF berbeda di alam semesta awal.
Jika demikian, galaksi awal yang ditemukan JWST mungkin tidak seberat yang ditunjukkan kecerahannya.
Galaksi yang sangat jauh itu mungkin terang tapi seterang perkiraan para peneliti.


Kemungkinan ini menyebabkan sakit kepala, karena mengubah masukan teori dasar ini ke model ?

Wendy Freedman di University of Chicago sedang mengeksplorasi bagaimana pengamatan JWST dapat dikuadratkan dengan model kosmologis standar.
Jika kita tidak memahami fungsi dari massa awal, memahami galaksi pada pergeseran merah tinggi benar-benar sebuah tantangan kata Wendy Freedman, astrofisikawan di University of Chicago.
Timnya sedang mengerjakan pengamatan dan simulasi computer yang membantu menjabarkan perhitungan IMF di lingkungan berbeda.

Somerville juga mempelajari kemungkinan lain efek lubang hitam mengganggu bayi kosmos.
Para astronom telah memperhatikan beberapa lubang hitam supermasif yang bersinar pada jarak pergeseran merah 6 atau 7, sekitar satu miliar tahun setelah Big Bang.
Sulit membayangkan bagaimana saat itu, bintang bisa terbentuk, mati, dan kemudian runtuh menjadi lubang hitam yang memakan semua yang ada di sekitarnya dan mulai memuntahkan radiasi.

Tetapi jika ada lubang hitam di dalam galaksi awal seperti dugaan, itu bisa menjelaskan mengapa galaksi tampak begitu terang, bahkan jika sebenarnya tidak terlalu masif, kata Somerville.

Benjamin Keller, astronom di University of Memphis, menunjukkan bahwa simulasi superkomputer kosmos dapat menghasilkan galaksi-galaksi awal seperti yang terkait di empat galaksi yang telah dianalisis secara spektroskopi oleh JWST.

Para astronom yang dipimpin oleh Benjamin Keller di University of Memphis memeriksa beberapa simulasi superkomputer utama alam semesta
CDM dan menemukan bahwa simulasi tersebut dapat menghasilkan galaksi kerdil, seperti empat galaksi yang dipelajari dengan spektroskopi oleh tim JADES.

Dalam analisis tim, semua simulasi menghasilkan galaksi seukuran temuan JADES pada pergeseran merah 10.
Satu simulasi dapat membuat galaksi seperti itu pada pergeseran merah 13, sama seperti yang dilihat JADES
2 dua galaksi lainnya dapat membangun galaksi pada pergeseran merah yang lebih tinggi lagi.

Penemuan 4 galaksi tersebut belum mematahkan model kosmologi yang ada saat ini.
Galaksi JADES memiliki karakteristik khusus lainnya.
Hainline mengatakan bintang disana tampaknya tidak tercemar logam dari bintang yang meledak sebelumnya.

Artinya bintang yang membentuk cahaya dan menjadi kumpulan galaksi seperti temuan JADES adalh bintang generasi pertama yang disebut bintang Populasi III.
Bintang tertua tersebut sangat dicari. Karena ada kemungkinan bintang bintang time ini berkontribusi selama masa reionisasi alam semesta.
Jika teori itu lagi lagi benar, maka JWST berhasil melihat ke dalam sebuah periode misterius dari alam semesta.

Program lain disebut WDEEP akan khusus mencari keberadaan galaksi yang usianya lebih awal dari 300 juta tahun setelah Big Bang.


Intinya, sekarang para astronom mulai kehilangan kata untuk membuktikan.
Dari angka, diskusi masih diperdebatkan, pembicaraan masih dikumpulkan dan ke depan bisa saja ilmu astronomi harus menyesuaikan model kembali.
Sementara apa yang ditemukan teleskop JWST belum mematahkan teori Big Bang yang masih di percaya saat ini. Tapi mungkin nanti.

Artikel Lain

Apa saja material termahal di dunia saat ini. Setidaknya ada beberapa material yang masuk daftar paling mahal. Plutonium masih kalah mahal dari berlian, tapi yang termahal Californium sebagai bahan logam buatan manusia. Rhodium naik mencapai $350 ribu perkg karena kebutuhan meningkat

Teleksop JWST menemmukan alaksi UNCOVER z-13 dan UNCOVER z-12 adalah galaksi terjauh nomor 2 dan nomor 4 (November 2023). Umum menemukan galaksi dengan Gravitational Lensing seperti titik merah. Tapi satu galaksi yang ditemukan seperti bola berbulu. Saat ini sudah berada 33 miliar tahun cahaya jauhnya dari Bumi.



Astronom temukan galaksi Maisie sebagai galaksi terjauh tahun 2023. Ditemukan tahun 2022, membutuhkan waktu perhitungan, memastikan galaksi tersebut berada 390 juta tahun setelah Big Bang. Galaksi Maisie menjadi yang terjauh dengan pengamatan teleskop JWST, masih ada galaksi lain walau hampir mendekati.

Membutuhkan waktu 32 hari untuk mengambil area rasi bintang Fornax yang pernah di observasi teleskop Hubble. Ditemukan ribuan galaksi yang sangat redup. Dengan teleskop JWST melihat galaksi tidak seperti kabut merah, mendapatkan citra lebih jelas.

Cahaya dari galaksi MACS1149-JD1 sangat samar. Obsevasi ALMA dengan teleskop radio mendapatkan citra berwarna merah. Tapi teleskop JWST melihat galaksi tersebut seperti kabut. Diperkirakan citra yang diambil dari galaksi terjauh dengan jarak 13,3 miliar tahun cahaya dari Bumi.

Galaksi NGC 5068 memiliki keunikan sebagai galaksi spiral palang. Di dalam galaksi terdapat dua usia bintang berbeda. Dan yang paling muda muncul di bagian lengan melintang. Diperkiraan usia bintang baru di bagian palang tersebut baru 2 miliar tahun, dibanding usia galaksinya sendiri yang jauh lebih tua.

Galaksi 
terbesar di alam semestaSeratus juta galaksi yang terditeksi oleh manusia, galaksi apa yang terbesar yang pernah ditemukan. Disebut galaksi IC 1101, diperkirakan memiliki bentuk eliptikal. Galaksi Alcyoneus diumumkan 2022, dengan lebar 16 juta tahun cahaya.



Teleskop James Webb kembali temukan galaksi terjauh. Mencapai jarak 13,5 miliar tahun cahaya dari Bumi. Hampir mendekati waktu Big Bang atau ledakan besar dari pembentukan alam semesta sebagai tahun 0

Teleskop James Webb memecahkan rekor melihta gambar galaksi terjauh. Galaksi GLASS-z13 baru berusia 300 juta tahun setelah Big Bang. Walau tim peneliti masih terkejut, begitu mudah menemukan galaksi amat jauh dengan kemampuan teleskop James Webb terbaru.

Galaksi HD1 diperkirakan baru berada 13 miliar tahun cahaya, melihat pergeseran cahaya infra merah yang ditangkap peralatan instrumen astronomi dan teleskop ruang angkasa. Terlihat tipe bintang Populasi III generasi awal alam semesta. Tapi tim astronom akan melihat bila ada jejak radiasi X-ray, mungkin bukan cahaya dari bintang.

Galaksi XMM-2599 disebut sebagai monster galaksi. Ketika alam semesta baru kurang dari 1 miliar tahun. Disana terus membentuk bintang baru yang sangat cepat. Mencapai 1000 bintang pertahun. Masalahnya kemana galaksi tersebut sekarang, terhintung waktu saat ini adalah 13,8 miliar tahun setelah big bang

Galaksi yang ada di alam semesta kadang terbentuk dalam kelompok. Tapi area IDCS 1426 terlihat adanya kelompok galaksi dimana keberadaan mereka sangat jauh. Bahkan baru terbentuk ketika alam semesta juga baru melewati masa Big Bang. 10 miliar tahun cahaya jauhnya.

Galaksi GN-z11 menjadi galaksi terjauh yang diumumkan oleh badan antariksa Eropa ESA. Usianya diperkirakan hanya 400 juta tahun setelah terjadi Big Bang. Mengalahkan rekor terjauh galaksis Galaksi EGSY8p7 yang mencapai 600 juta tahun setelah terjadi Big Bang.

Menurut peneliti, perubahan cahaya yang tertangkap di bumi mengalami pergeseran di angka 7,51. Rekor sebelumnnya ditemukan di bagian yang sama dengan angka Redshift 7,2. Galaksi z8 GND-5296 terlihat lebih merah. Satu galaksi disebut Tayna mencapai 400 juta tahun setelah Big Bang



Youtube Obengplus

Trend