Teleskop Luar Angkasa James Webb melacak a

“Dahulu kala, di galaksi yang tidak begitu jauh…”

Para astronom menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) untuk memetakan sejarah bintang-bintang di galaksi katai bermassa rendah yang menyerupai galaksi yang mengisi alam semesta awal. Penelitian ini dapat membantu lebih memahami bagaimana laju pembentukan bintang telah berubah selama 13 miliar tahun terakhir sejak permulaan waktu.

Tim tersebut, dipimpin oleh astronom Kristen McQuinn dari Rutgers University-New Brunswick, memperbesar galaksi Wolf–Lundmark–Melotte (WLM) dengan JWST untuk mendapatkan gambaran paling akurat dari alam terisolasi di luar angkasa ini.

WLM, tetangga Bima Sakti, berada di tepi Grup Lokal galaksi kita, sekitar 3 juta tahun cahaya jauhnya. Ia secara aktif membentuk bintang-bintang dan juga menampung bintang-bintang purba, yang diperkirakan terbentuk sekitar 13 miliar tahun yang lalu, hanya sekitar 800 juta tahun setelah Big Bang.

Karena galaksi-galaksi bermassa rendah seperti ini diperkirakan mendominasi alam semesta awal, galaksi-galaksi ini merupakan perwakilan yang sangat baik bagi para peneliti seperti McQuinn yang fokus mempelajari laju pembentukan bintang-bintang awal.

Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb telah melakukan deteksi langka terhadap 2 exoplanet yang mengorbit bintang mati

“Ketika kita melihat sedalam itu dan melihatnya dengan jelas, kita secara efektif mampu kembali ke masa lalu,” kata McQuinn. “Pada dasarnya, Anda melakukan semacam penggalian arkeologis untuk menemukan bintang bermassa sangat rendah yang terbentuk pada awal sejarah alam semesta.”

Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb dapat menargetkan galaksi kecil yang terang untuk menyinari materi gelap

Kekuatan observasi JWST akhirnya memungkinkan para astronom untuk lebih dekat dengan galaksi-galaksi redup ini dibandingkan sebelumnya.

Studi tentang galaksi kecil memiliki manfaat ilmiah yang besar

Galaksi bermassa rendah seperti WLM berbentuk redup dan tersebar di langit dan mencakup sebagian besar galaksi di Grup Lokal Bima Sakti. Namun, WLM memiliki posisi istimewa dalam Grup Lokal yang berbentuk halter karena keberadaannya di tepi kumpulan ini telah membuatnya tetap terisolasi dan mencegah pengaruh gravitasi galaksi lain merusak populasi bintangnya.

Hal ini, ditambah fakta bahwa WLM merupakan sistem dinamis dan kompleks yang penuh dengan gas dan debu, menjadikan WLM target yang menarik bagi para astronom.

Untuk menentukan sejarah pembentukan bintang di WLM dan kecepatan kelahiran bintang pada zaman yang berbeda, JWST memperbesar bagian langit yang sesuai dengan WLM yang berisi ratusan ribu bintang individual. Tim kemudian mengukur warna dan luminositas bintang-bintang tersebut untuk menentukan usianya.

“Kita dapat menggunakan apa yang kita ketahui tentang evolusi bintang dan warna serta kecerahan yang ditunjukkan untuk menentukan usia bintang-bintang di galaksi,” kata McQuinn.

Dia dan rekan-rekannya beralih ke cluster komputasi kinerja tinggi Amarel, yang dikelola oleh Rutgers Office of Advanced Research Computing, untuk mendapatkan data JWST. Hal ini memungkinkan mereka menghitung bintang dari berbagai usia dan dengan demikian memetakan tingkat kelahiran bintang sepanjang sejarah alam semesta.

“Anda akan mengetahui berapa umur struktur yang Anda lihat ini,” kata McQuinn.

Pasang surut kelahiran bintang

Para peneliti melihat pasang surut produksi bintang dalam data, dengan WLM menghasilkan bintang terbanyak dalam periode 3 miliar tahun yang dimulai antara 2 miliar hingga 4 miliar tahun setelah Big Bang.

Pembentukan bintang ini dihentikan sebelum dimulai kembali; McQuinn mengaitkan jeda ini dengan kondisi khusus yang terjadi di alam semesta awal.

“Alam semesta saat itu sangat panas. Kami pikir suhu alam semesta akhirnya memanaskan gas di galaksi ini, mematikan pembentukan bintang untuk sementara waktu,” katanya. “Periode pendinginan berlangsung selama beberapa miliar tahun, dan kemudian pembentukan bintang kembali terjadi.”

Penelitian baru ini secara efektif menunjukkan sejauh mana penggunaan JWST oleh para astronom, yang diluncurkan pada Hari Natal 2021 dan mulai mengirimkan data pada musim panas 2022.

Selain itu, McQuinn percaya bahwa upaya komputasi besar dari Amarel High Performance Computing Cluster dalam mengkalibrasi dan memproses data JWST untuk mencapai hasil ini menunjukkan beberapa praktik pemrosesan yang dapat bermanfaat bagi komunitas ilmiah yang lebih luas.

Penelitian tim dipublikasikan di Astrophysical Journal.