Berapa rekor jarak kosmik

Langit malam menampilkan kekayaan astronomi yang tak terhitung.

Di luar kubah susunan teleskop European Southern Observatory, Bima Sakti, diapit oleh Awan Magellan Besar dan Kecil di sebelah kanan, menjulang di langit selatan. Meskipun terdapat ribuan bintang dan bidang Bima Sakti, semuanya terlihat oleh mata manusia, semua objek terjauh yang dapat kita lihat terletak jauh di luar galaksi asal kita.

Kredit: ESO/Z. Bardon (www.bardon.cz)/ProjectSoft (www.projectsoft.cz)

Yang terdekat adalah Bulan kita, yang jaraknya kira-kira 2000+ tahun yang lalu.

Diagram ini menunjukkan Bumi dan Bulan, serta jarak antara keduanya, berdasarkan skala. Dua pengamat di sisi bumi yang berlawanan pada saat yang sama, yang satu melihat Bulan terbit dan yang lainnya melihat terbenamnya, akan melihat posisi Bulan yang tampak bergeser relatif 1,9 derajat satu sama lain. Hal ini memungkinkan kita untuk memperoleh jarak Bumi-Bulan.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Bulan dan planet terkadang merupakan bintang gaib, yang membuktikan bahwa bintang-bintang tersebut letaknya lebih jauh.

Ketika suatu objek astronomi menempati garis pandang yang sama dengan objek astronomi lainnya, terjadi okultasi karena objek yang “lebih dekat” menghalangi cahaya yang seharusnya dapat terlihat dari objek yang “jauh”. Bulan menutupi semua planet lainnya; Bulan dan planet menyembunyikan bintang di latar belakang, memperlihatkan jarak relatif di antara keduanya.

Kredit: Bob King/Stellarium/Langit & Teleskop

Pertama kali diamati pada tahun 964 M, Galaksi Andromeda mengerdilkan objek apa pun di Bima Sakti kita.

Gambar galaksi Andromeda tahun 1888 yang dibuat oleh Isaac Roberts ini adalah foto astronomi pertama yang diambil dari galaksi lain. Foto ini diambil tanpa filter fotometrik apa pun, sehingga semua cahaya dengan panjang gelombang berbeda ditambahkan bersamaan. Setiap bintang yang menjadi bagian dari Galaksi Andromeda tidak bergerak secara signifikan sejak tahun 1888, sebuah demonstrasi luar biasa tentang seberapa jauh sebenarnya galaksi-galaksi lain berada. Meskipun merupakan objek yang dapat dilihat dengan mata telanjang di bawah langit yang agak gelap, Andromeda baru teramati pada tahun 964 dan baru terlihat sebagai ekstragalaksi pada tahun 1923.

Kredit: Isaac Roberts

Namun, baru pada tahun 1923 pengukuran bintang variabel internal membuktikan sifat ekstragalaksi mereka.

Mungkin merupakan pelat fotografi paling terkenal sepanjang sejarah, gambar dari Oktober 1923 ini menunjukkan Nebula Besar (sekarang menjadi galaksi) di Andromeda, bersama dengan tiga nova yang diamati oleh Hubble di dalamnya. Ketika kecerahan keempat terjadi di lokasi yang sama dengan kecerahan pertama, Hubble menemukan bahwa itu bukanlah sebuah nova, melainkan bintang variabel Cepheid. “MENDIDIHKAN!” pena yang ditulis dengan warna merah adalah Hubble dengan realisasi yang spektakuler: itu berarti bahwa Andromeda adalah objek ekstragalaksi yang terletak jauh di luar Bima Sakti.

Kredit: Observatorium Carnegie

Pada saat itu, banyak objek yang lebih jauh telah diamati.

Awalnya diamati sebagai objek yang redup dan tidak fokus tanpa struktur yang terlihat menggunakan teleskop yang lebih primitif, spiral telah diamati dengan jelas sejak pertengahan abad ke-19 sebagai hal yang lazim di langit malam. Namun sifat mereka masih merupakan sebuah misteri, dan upaya demokratis untuk memecahkan masalah tersebut pada tahun 1920 hanya menimbulkan lebih banyak pertanyaan yang belum terjawab. Baru pada tahun 1923 dan identifikasi masing-masing bintang di dalam salah satu bintang tersebut (Andromeda) barulah sifat ekstragalaksi mereka mulai dipahami.

Kredit: ESO/P. Grosbol

Galaksi Triangulum, yang diamati pada tahun 1654, adalah objek terjauh kita dengan mata telanjang.

Galaksi spiral Messier 33, yang difoto oleh astronom amatir dengan data sinar-X dari Chandra milik NASA yang dilapisi warna merah jambu, juga dikenal sebagai Galaksi Triangulum: galaksi samar yang terlihat di langit selatan. Pertama kali tercatat pada tahun 1654, ini adalah objek paling redup yang terlihat oleh mata manusia tanpa bantuan.

Kredit: Optik: Warren Keller; Sinar-X: NASA/CXC/SAO/P. Plucinsky dkk.

Pada tahun 1779, galaksi spiral Messier 58 memecahkan rekor ini.

Messier 58, diamati pada tahun 1779 oleh Charles Messier, adalah galaksi terjauh dalam katalog Messier dengan jarak 62 juta tahun cahaya. Meskipun Messier (dan lainnya selama lebih dari 100 tahun setelah penemuannya) tidak mengetahui jarak dan sifatnya, untuk beberapa waktu ia merupakan objek terjauh yang ditemukan dan diamati oleh umat manusia.

Kredit: Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/Universitas Arizona

Pada tahun 1785 William Herschel menemukan NGC 584 berbentuk elips raksasa.

Galaksi elips raksasa NGC 584, yang ditampilkan di sini, ditemukan dan dicatat pada tahun 1785 dan terletak sekitar 62 juta tahun cahaya jauhnya. Meskipun tidak dikenal sebagai objek ekstragalaksi hingga tahun 1920-an, objek ini sempat menjadi objek terjauh yang diketahui dan tercatat hingga NGC 1 teridentifikasi beberapa bulan kemudian.

Kredit: Survei Langit Digital Sloan

Pada tahun 1786, NGC 1 memecahkan batasan 100 dan 200 juta tahun cahaya.

Galaksi NGC 1 di atas merupakan objek pertama yang tercatat dalam Katalog Umum William Herschel tahun 1786, namun baru tercatat pada tahun 1860-an. Jaraknya sebesar 211 juta tahun cahaya menjadikannya objek terjauh yang diketahui dan tercatat selama sekitar satu abad, meskipun NGC 2 yang jauh lebih redup, yang terletak di bawahnya, jaraknya hampir dua kali lipat.

Kredit: Survei Warisan DESI / Dustin Lang (Perimeter Institute)

OJ 287, yang pertama kali muncul di pelat fotografi pada tahun 1887, saat ini diukur pada jarak 3,5 miliar tahun cahaya.

Sepasang lubang hitam paling masif di alam semesta yang diketahui adalah OJ 287, yang gelombang gravitasinya berada di luar jangkauan LISA. Observatorium gelombang gravitasi dengan garis dasar yang lebih panjang dapat melihatnya, serta potensi waktu pulsar yang cukup akurat. Meskipun OJ 287 pertama kali dicitrakan pada tahun 1887, sifat dan jaraknya baru diketahui pada tahun 1960an.

Kredit: Ramon Naves/Observatorium Montcabrer

Sebelum jaraknya diketahui, rekor tersebut dipegang oleh galaksi terang dalam kelompok – seperti Coma, Boötes, dan Hydra.

Pemandangan gugus galaksi Gemini yang diambil pada tahun 1975 ini mencakup galaksi yang dikenal sebagai LEDA 20221 (MCG+06-16-021), yang merupakan galaksi paling terang di gugus tersebut. Galaksi paling terang di gugus ini ditemukan pada tahun 1932, dan pada jarak lebih dari 1 miliar tahun cahaya, galaksi ini merupakan objek pertama yang ditemukan melintasi ambang batas kebanggaan ini.

Kredit: NOIRLab/AURA/NSF; Teleskop Mayall KNPO 4 meter

Pada tahun 1960an, jarak ini dikalahkan oleh galaksi radio dan quasar.

Seperti yang ditunjukkan pada data sinar-X Chandra (kiri) dan kontur data radio dari Very Large Array (kanan), quasar 3C 9 memecahkan rekor jarak kosmik pada tahun 1965, menjadi objek pertama yang mengalami pergeseran merah sebesar 2 atau lebih besar. terletak 16 miliar tahun cahaya jauhnya. Meskipun masih banyak lagi quasar yang mampu melampaui rekor quasar tersebut, baru pada tahun 1997 galaksi kembali mengambil alih rekor quasar.

Kredit: AC Fabian, A. Celotti, & RM Johnstone, MNRAS, 2003

Galaksi tidak akan mendapatkan kembali rekor tersebut sampai tahun 1997.

Gugus galaksi yang ditunjukkan di sini, CL 1358+62, saat ini menangkap dua galaksi latar belakang yang jauh lebih jauh, seperti yang ditunjukkan oleh kotak putih dengan busur merahnya. Ditemukan pada tanggal 31 Juli 1997 oleh Marijn Franx dan Garth Illingsworth, kedua objek tersebut memecahkan rekor jarak kosmik, menjadi galaksi pertama yang memegang rekor jarak kosmik sejak tahun 1960, ketika quasar pertama kali merebutnya.

Ucapan Terima Kasih: M. Franx (U. Groningen) & G. Illingworth (UCSC), WFPC2, HST, NASA

Pada tahun 2009, GRB 090423 menjadi ledakan sinar gamma terjauh.

Gambar berwarna palsu yang diambil dalam inframerah oleh instrumen GROND pada teleskop MPI/ESO 2,2m di La Silla, Chili, mengungkapkan pijaran dan pergeseran merah/jarak ledakan sinar gamma spektakuler GRB 090423 pada tanggal 23 April 2009. Dari tahun 2009 -2015 itu adalah objek terjauh yang pernah ditemukan.

Kredit: Jochen Greiner/GROND – Detektor Ledakan Sinar Gamma Optik/Inframerah Dekat

Galaksi Hubble EGSY8p7 dan kemudian GN-z11 bahkan lebih jauh lagi.

Hanya karena galaksi terjauh yang ditangkap oleh Hubble, GN-z11, terletak di wilayah yang sebagian besar medium antargalaksinya terionisasi, Hubble saat ini dapat mengungkapnya kepada kita, mengalahkan rekor sebelumnya yang dipegang oleh EGSY8p7. Galaksi-galaksi lain yang berada pada jarak yang sama namun tidak sepanjang garis yang tampak lebih besar dari rata-rata dalam hal reionisasi hanya dapat dideteksi pada panjang gelombang yang lebih panjang dan oleh observatorium seperti JWST. Saat ini, GN-z11 menduduki peringkat ke-9 galaksi terjauh yang dikenal pada tahun 2024: era JWST.

Ucapan Terima Kasih: NASA, ESA, P. Oesch dan B. Robertson (Universitas California, Santa Cruz) dan A. Feild (STScI)

Akhirnya, pada tahun 2022, JADES-GS-z13-0 JWST mengungguli semuanya.

Empat galaksi terjauh yang diidentifikasi sejauh ini sebagai bagian dari JADES mencakup tiga galaksi yang melebihi ambang batas untuk “galaksi terjauh” yang sebelumnya ditetapkan oleh Hubble. Dengan lebih dari seperempat total data JADES yang belum diperoleh, rekor ini kemungkinan akan turun lagi dalam beberapa bulan dan tahun mendatang, mungkin beberapa kali lipat, namun ciri khas dari jeda Lyman terlihat jelas. Yang terjauh, JADES-GS-z13-0, mengambil alih rekor Hubble pada Desember 2022 dan masih memegangnya hingga saat ini. Meskipun galaksi-galaksi ini termasuk yang termuda yang pernah ditemukan, populasi bintangnya tidaklah murni.

Ucapan Terima Kasih: NASA, ESA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), Leah Hustak (STScI); Kredit penelitian: Brant Robertson (UC Santa Cruz), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (UOH), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), Kolaborasi JADES

Suatu hari nanti, gumpalan hidrogen netral yang berputar akan melampaui galaksi mana pun di kejauhan.

Setiap kali atom hidrogen netral terbentuk, elektron di dalamnya akan terdeeksi secara spontan hingga berada pada keadaan atom yang paling rendah (1s). Dengan probabilitas 50/50 bahwa putaran elektron dan proton ini selaras, setengah dari atom-atom ini akan mampu melakukan terowongan kuantum ke keadaan anti-sejajar, dan memancarkan radiasi 21 sentimeter (1420 MHz) dalam prosesnya. Hal ini memungkinkan kita menyelidiki gumpalan hidrogen netral lebih jauh dari keberadaan bintang-bintang pertama.

Kredit: Organisasi SKA

Kebanyakan, Silent Monday menceritakan kisah astronomi dalam bentuk gambar, visual, dan tidak lebih dari 200 kata.