Menyulitkan Misteri Galaksi Awal Alam Semesta

Penemuan Terkini: Rahsia Kilauan Galaksi Awal Alam Semesta

---

Dalam tempoh setahun sejak pelancaran, Teleskop Angkasa James Webb telah mengungkapkan gambaran luar biasa mengenai sejarah kosmik awal, mendedahkan koleksi yang menarik dari galaksi-galaksi dari zaman misteri yang dikenali sebagai fajar kosmik. Namun, penemuan menarik mengenai galaksi-galaksi besar dan tampaknya matang pada zaman kanak-kanak alam semesta telah menjadikan ahli sains terperanjat dan kebingungan. Ia seolah-olah galaksi-galaksi ini muncul terlalu awal dan terlalu besar, mencetuskan ribut petanda tentang prinsip-prinsip asas kosmologi, sains yang mengupas asal usul dan perkembangan alam semesta. Tetapi jangan bimbang, satu kajian terkini menawarkan penyelesaian yang menjanjikan kepada misteri kosmik ini tanpa membongkar teori-teori yang sedia ada.

Dalam penyelidikan revolusioner ini, ahli sains menggunakan simulasi komputer yang canggih untuk menggambarkan evolusi galaksi-galaksi awal ini dengan teliti. Apa yang mereka temui adalah perbezaan yang ketara berbanding corak pembentukan bintang biasa yang diamati dalam galaksi-galaksi besar moden seperti Galaksi Bima Sakti kita sendiri, yang tersebar di seluruh kosmos pada hari ini.

Berbeza dengan pengalaman pembentukan bintang secara perlahan dan mantap, galaksi-galaksi awal ini mengalami lonjakan pembentukan bintang yang sporadik dan menakjubkan. Penemuan yang aneh ini membawa implikasi penting kerana ahli astronomi secara tradisional mengukur saiz galaksi berdasarkan kecerahan, yang bergantung pada jumlah jisim yang digabungkan dari berbilion bintangnya.

Kajian ini mencadangkan bahawa galaksi-galaksi awal ini, walaupun mungkin lebih kecil seperti yang dijangkakan, boleh bersinar secerah galaksi-galaksi besar yang sebenar. Tampilan yang bersinar ini mungkin mencipta kesan palsu mengenai jisim yang besar, semua berkat lonjakan pembentukan bintang yang cemerlang ini.

Guochao Sun, seorang ahli pasca doktor dalam bidang astronomi di Universiti Northwestern di Illinois dan pengarang utama kajian ini, menjelaskan, "Astronom boleh mengukur kecerahan galaksi-galaksi awal ini dengan yakin kerana foton (partikel cahaya) boleh dikesan dan dihitung secara langsung. Ia jauh lebih sukar untuk menentukan saiz atau jisim sebenar mereka. Mereka kelihatan besar kerana mereka kelihatan cerah."

Teleskop Angkasa James Webb, yang dilancarkan pada tahun 2021 dan beroperasi sejak tahun 2022, telah mengagumkan para penyelidik dengan mengesan kira-kira sepuluh kali lebih banyak galaksi yang bersinar dengan cemerlang dari zaman fajar kosmik daripada model-model teoretikal yang lebih awal telah ramal.

Claude-André Faucher-Giguère, seorang ahli astrofizik di Universiti Northwestern dan pengarang utama kajian ini, mengulas, "Menurut model kosmologi standard, tidak sepatutnya terdapat banyak galaksi yang sangat besar pada zaman fajar kosmik. Selepas Dentuman Besar, alam semesta pada permulaannya adalah plasma panas yang seragam, sebuah api kosmik, tanpa bintang atau galaksi. Kajian baru kami menerangkan secara kuantitatif bahawa lonjakan pembentukan bintang ini menghasilkan kilauan cahaya yang mampu menjelaskan galaksi-galaksi yang bersinar sangat cerah yang diperhatikan oleh Webb. Ini adalah kemajuan yang signifikan kerana ia dapat memadankan galaksi-galaksi bersinar ini dengan kerangka kerja kosmologi yang telah sedia ada."

Simulasi dalam kajian ini merupakan sebahagian daripada projek penyelidikan "Feedback of Relativistic Environments" (FIRE), yang memberi tumpuan kepada fenomena yang dikenali sebagai "pembentukan bintang bergelombang."

Berbeza dengan kadar pembentukan bintang yang hampir konstan, galaksi-galaksi awal ini mengalami corak pembentukan bintang yang on-off, dengan fluktuasi yang besar dari semasa ke semasa. Perilaku dinamik ini menghasilkan variasi yang besar dalam kecerahan mereka, kerana cahaya yang diperhatikan oleh teleskop seperti JWST dikeluarkan oleh bintang-bintang muda yang dilahirkan dalam galaksi-galaksi ini.

Para penyelidik mempunyai teori yang meyakinkan untuk menjelaskan mengapa fenomena ini berlaku dalam galaksi-galaksi yang lebih kecil. Dalam wilayah kosmik yang kecil ini, satu kelompok bintang yang sangat besar mungkin muncul secara tiba-tiba, hanya untuk berakhir secara dramatik sebagai supernova dalam masa beberapa juta tahun kerana saiz mereka yang besar. Ledakan bintang ini menghembuskan gas ke angkasa, berfungsi sebagai bahan mentah untuk lonjakan pembentukan bintang yang seterusnya. Walau bagaimanapun, kesan graviti yang lebih kuat dalam galaksi-galaksi yang lebih besar menghalang lonjakan dramatik ini, memihak kepada pembentukan bintang yang lebih mantap.

Sun menjangkakan bahawa Teleskop Angkasa James Webb akan terus mencabar pemahaman kita tentang alam semesta dan memberikan wawasan segar, tanpa mengira sama ada ia memenuhi jangkaan saintifik kita. "Inilah cara sains diterokai dan berkembang," kata Sun dengan semangat yang mengujakan untuk penemuan menarik yang masih akan datang.

Source : Reuters (Reporting Will Dunham)