Mengungkap Rahsia Galaksi Terawal dalam Alam Semesta

Penemuan Galaksi Awal dengan Teleskop James Webb

---

WASHINGTON, 6 Oktober - Teleskop Angkasa James Webb, dalam tahun pertama operasinya, telah mengungkapkan satu pandangan yang menakjubkan kepada bab awal sejarah alam semesta kita. Kejayaan yang menakjubkan ini termasuklah pengenalpastian satu kelompok galaksi yang berasal dari era enigmatik yang dikenali sebagai fajar kosmik.

Walau bagaimanapun, pendedahan mengenai galaksi yang kelihatan begitu besar dan matang semasa alam semesta masih muda telah meninggalkan para saintis dalam kagum dan menimbulkan soalan-soalan yang menarik. Tempoh alam semesta tampaknya telah mempunyai galaksi-galaksi yang "terlalu besar, terlalu awal," satu penemuan yang telah mendorong penyelidik untuk menilai semula beberapa prinsip asas kosmologi - sains yang menyelidik asal usul dan perkembangan alam semesta. Untungnya, satu kajian terkini mungkin menawarkan penyelesaian kepada misteri ini tanpa perlu mengubah sepenuhnya buku teks kosmologi.

Dalam penyelidikan yang revolusioner ini, saintis menggunakan simulasi komputer yang canggih untuk mengulangi evolusi galaksi-galaksi awal. Simulasi ini mendedahkan corak pembentukan bintang yang berbeza dalam galaksi-galaksi ini dalam beberapa ratus juta tahun pertama selepas peristiwa Big Bang kira-kira 13.8 bilion tahun yang lalu, yang melahirkan alam semesta kita. Penemuan ini berbeza secara ketara dengan pembentukan bintang yang berterusan yang diperhatikan dalam galaksi-galaksi yang lebih besar seperti Bima Sakti kita sendiri, yang mendiami alam semesta pada masa ini.

Kajian ini mendedahkan bahawa pembentukan bintang dalam galaksi-galaksi purba ini berlaku dalam lonjakan cahaya yang bersinar-sinar daripada mengikuti kadar yang stabil. Penemuan ini penting kerana saintis sering menggunakan kecerahan sebuah galaksi sebagai petunjuk tentang saiznya - jumlah jisim yang terhasil daripada berjuta-juta atau berbilion bintangnya.

Menurut penemuan kajian ini, galaksi-galaksi awal ini mungkin telah agak kecil, seperti yang telah dijangka, tetapi lonjakan cahaya gemerlapan pembentukan bintang mereka mungkin telah menjadikan mereka bersinar begitu terang seperti galaksi-galaksi yang benar-benar besar. Fenomena ini boleh mencipta kesan palsu tentang jisim yang besar.

Guochao Sun, seorang pensyarah pasca doktor dalam bidang astronomi di Universiti Northwestern di Illinois dan penulis utama kajian ini, menjelaskan, "Ahli astronomi boleh mengukur dengan selamat kecerahan galaksi-galaksi awal ini kerana foton, partikel cahaya, boleh dikesan dan dikira dengan langsung. Lebih mencabar untuk menentukan sama ada galaksi-galaksi ini benar-benar besar atau besar. Mereka kelihatan besar kerana kecerahan yang diperhatikan."

Teleskop Angkasa James Webb, yang dilancarkan pada tahun 2021 dan beroperasi sejak tahun 2022, telah membuat penemuan yang mengagumkan dengan mengesan kira-kira sepuluh kali lebih banyak galaksi yang sangat terang dari fajar kosmik daripada yang dijangka oleh model-model teori yang dominan.

"Menurut model kosmologi standard, tidak seharusnya terdapat banyak galaksi yang sangat besar semasa fajar kosmik kerana ia memerlukan masa bagi galaksi untuk berkembang selepas Big Bang. Segera selepas Big Bang, alam semesta dipenuhi dengan plasma yang sangat panas, hampir seragam - satu api yang melambung - dan tiada bintang atau galaksi," jelas Claude-André Faucher-Giguère, ahli astrofizik Universiti Northwestern dan penulis utama kajian ini.

Beliau terus berkata, "Dalam kertas terkini kami, kami menunjukkan secara kuantitatif melalui simulasi kami bahawa lonjakan pembentukan bintang menghasilkan kilauan cahaya yang boleh menjelaskan galaksi-galaksi yang sangat terang yang diperhatikan oleh teleskop Webb. Kepentingan penemuan ini adalah kita boleh menjelaskan galaksi-galaksi yang sangat terang ini tanpa perlu mengubah model kosmologi standard."

Simulasi dalam kajian ini dijalankan dalam rangka projek penyelidikan "Feedback of Relativistic Environments" (FIRE), dan memberikan pencerahan mengenai fenomena yang dikenali sebagai "pembentukan bintang yang berlonjakan."

"Berbeza dengan pembentukan bintang pada kadar yang hampir tetap, aktiviti pembentukan bintang dalam galaksi-galaksi awal berlaku secara berterusan, dengan fluktuasi yang besar dari semasa ke semasa. Ini, pada gilirannya, menghasilkan variasi besar dalam kecerahan mereka kerana cahaya yang dilihat oleh teleskop seperti JWST adalah dihasilkan oleh bintang-bintang muda yang terbentuk dalam galaksi-galaksi ini," terang Sun.

Penyelidik mempunyai teori yang menjelaskan mengapa fenomena ini berlaku dalam galaksi-galaksi yang lebih kecil. Dalam galaksi-galaksi ini, sekumpulan bintang yang sangat besar boleh terbentuk dalam satu lonjakan mendadak, kemudian meletup sebagai supernova hanya dalam beberapa juta tahun kerana saiz mereka yang besar. Ledakan ini melepaskan gas ke angkasa, menjadi bahan mentah bagi lonjakan pembentukan bintang seterusnya. Sebaliknya, kesan graviti yang lebih kuat dalam galaksi-galaksi yang lebih besar menghalang lonjakan seperti ini, memberi keutamaan kepada pembentukan bintang yang stabil.

Sun menjangkakan bahawa Teleskop Angkasa James Webb akan terus mencabar pemahaman kita tentang alam semesta dan memberikan wawasan baru, tanpa mengira sama ada penemuan ini sejajar dengan jangkaan sains yang telah sedia ada.

"Inilah caranya sains bergerak maju dan berkembang," kata Sun

Source : Reuters (Reporting by Will Dunham)