Apa yang mengakhiri ‘zaman kegelapan’ pada awalnya

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

sumber terpercaya

ditulis oleh peneliti

membenarkan

OKE! Ucapan Terima Kasih: NASA / ESA / CSA / Ivo Labbe (Swinburne) / Rachel Bezanson (Universitas Pittsburgh) / Alyssa Pagan (STScI)

× tutup

Ucapan Terima Kasih: NASA / ESA / CSA / Ivo Labbe (Swinburne) / Rachel Bezanson (Universitas Pittsburgh) / Alyssa Pagan (STScI)

Sekitar 400.000 tahun setelah big bang, alam semesta merupakan tempat yang sangat gelap. Cahaya ledakan kelahiran alam semesta mendingin, dan ruang angkasa dipenuhi gas padat—kebanyakan hidrogen—tanpa sumber cahaya.

Perlahan-lahan, selama ratusan juta tahun, gas tersebut ditarik ke dalam gugusan tersebut oleh gravitasi, dan akhirnya gugus tersebut tumbuh cukup besar untuk terbakar. Itu adalah bintang pertama.

Pada awalnya cahaya mereka tidak merambat terlalu jauh karena sebagian besar diserap oleh kabut gas hidrogen. Namun seiring dengan semakin banyaknya bintang yang terbentuk, mereka menghasilkan cukup cahaya untuk membakar nebula tersebut dengan melakukan “reionisasi” gas tersebut—menciptakan alam semesta transparan yang dipenuhi titik-titik cahaya cemerlang yang kita lihat sekarang.

Tapi bintang manakah yang sebenarnya menghasilkan cahaya yang mengakhiri zaman kegelapan dan memicu apa yang disebut “zaman reionisasi”? Dalam penelitian yang dipublikasikan di Nature, kami menggunakan gugus galaksi raksasa sebagai kaca pembesar untuk melihat peninggalan samar masa ini—dan menemukan bahwa bintang-bintang di galaksi katai yang kecil dan redup kemungkinan besar bertanggung jawab atas transformasi skala kosmik ini.

Apa yang mengakhiri zaman kegelapan?

Kebanyakan astronom telah sepakat bahwa galaksi adalah kekuatan utama di balik reionisasi alam semesta, namun tidak jelas bagaimana mereka melakukannya. Kita tahu bahwa bintang-bintang di galaksi seharusnya menghasilkan foton pengion dalam jumlah besar, namun foton-foton ini harus melepaskan diri dari debu dan gas di dalam galaksi itu sendiri untuk mengionisasi hidrogen di ruang antargalaksi.

Masih belum jelas galaksi mana yang mampu menghasilkan dan memancarkan foton yang cukup untuk melakukan pekerjaan tersebut. (Dan memang, ada orang yang berpendapat bahwa objek yang lebih eksotik, seperti lubang hitam supermasif, adalah penyebabnya.)

Ada dua kubu di kalangan penganut teori galaksi.

Yang pertama berpendapat bahwa foton pengion menghasilkan galaksi yang sangat besar. Jumlah galaksi-galaksi ini tidak banyak di alam semesta awal, namun masing-masing menghasilkan banyak cahaya. Jadi, jika sebagian cahaya ini berhasil lepas, maka hal ini cukup untuk mengionisasi ulang alam semesta.

Kelompok lain berpendapat lebih baik mengabaikan galaksi raksasa dan fokus pada sejumlah besar galaksi yang jauh lebih kecil di awal alam semesta. Masing-masing dari mereka akan menghasilkan lebih sedikit cahaya pengion, namun berdasarkan jumlah mereka, mereka dapat mendorong zaman reionisasi.

Kaca pembesar lebarnya 4 juta tahun cahaya

Mencoba melihat apa pun di alam semesta awal sangatlah sulit. Galaksi masif jarang ditemukan sehingga sulit ditemukan. Galaksi yang lebih kecil lebih banyak ditemukan, namun sangat redup, sehingga sulit (dan mahal) untuk mendapatkan data berkualitas tinggi.

Kami ingin melihat beberapa galaksi paling redup yang ada di sekitarnya, jadi kami menggunakan sekelompok besar galaksi yang disebut Gugus Pandora sebagai kaca pembesar. Massa cluster yang sangat besar membengkokkan ruang dan waktu serta memperkuat cahaya dari objek di belakangnya.

Sebagai bagian dari program UNCOVER, kami menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk melihat gambar inframerah yang diperbesar dari galaksi redup di luar gugus bintang Pandora.

Pertama-tama kami mengamati banyak galaksi yang berbeda, lalu memilih beberapa galaksi yang sangat jauh (dan karena itu kuno) untuk diteliti lebih dekat. (Pemeriksaan mendetail semacam ini mahal, jadi kita hanya bisa melihat lebih dekat pada delapan galaksi.)