Bukti keberadaan bintang generasi pertama di alam semesta terungkap berkat pengamatan James Webb Space Telescope (JWST). Buktinya ditemukan di salah satu galaksi terjauh yang diketahui.
Galaksi tersebut, diberi nama GN-z11, ditemukan oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble pada tahun 2015 dan dianggap sebagai galaksi terjauh yang diketahui sebelum peluncuran Teleskop Luar Angkasa James Webb. Pada pergeseran merah sebesar 10,6, lebih masuk akal untuk membicarakan berapa lama ia ada dibandingkan seberapa jauh jaraknya. Itu karena kita melihat GN-z11 terjadi 430 juta tahun setelah Big Bang, karena waktu yang dibutuhkan cahaya untuk mencapai sudut ruang angkasa kita. Sebagai perbandingan, alam semesta saat ini berumur 13,8 miliar tahun.
Terkait: Target Teleskop Luar Angkasa James Webb tahun depan mencakup lubang hitam, exomoon, energi gelap—dan banyak lagi
Oleh karena itu, GN-z11 menjadi target utama studi JWST. Kini, dua makalah baru menjelaskan penemuan mendalam tentang GN-z11 yang mengungkap rincian penting tentang bagaimana galaksi yang ada di alam semesta awal bisa berkembang.
GN-z11 adalah galaksi paling terang yang diketahui pada pergeseran merah tertentu, dan memang hal ini telah menjadi tema umum untuk galaksi-galaksi pergeseran merah tinggi yang kini ditemukan hampir secara teratur oleh JWST di alam semesta awal. Banyak diantaranya yang tampak jauh lebih terang dibandingkan model pembentukan galaksi kita. Prediksi ini didasarkan pada Model Standar kosmologi.
Kini, observasi terbaru JWST tampaknya telah memberikan sedikit pencerahan mengenai apa yang terjadi.
Sebuah tim astronomi yang dipimpin oleh Robert Maiolini dari Universitas Cambridge menyelidiki GN-z11 menggunakan dua instrumen inframerah-dekat JWST, Kamera Inframerah Dekat (NIRCam) dan Spektrometer Inframerah Dekat (NIRSpec). Para ilmuwan telah menemukan bukti adanya bintang generasi pertama, yang disebut bintang Populasi III, serta lubang hitam supermasif yang menyerap materi dalam jumlah besar dan tumbuh dengan kecepatan yang sangat tinggi.
Para ilmuwan dapat menghitung usia sebuah bintang berdasarkan kelimpahan unsur-unsur beratnya, yang dihasilkan oleh bintang-bintang generasi sebelumnya yang hidup dan mati, lalu melontarkan unsur-unsur berat tersebut ke luar angkasa, yang pada akhirnya didaur ulang di daerah pembentuk bintang untuk membentuk unsur-unsur baru. . badan bintang. Bintang termuda, yang terbentuk dalam lima atau enam miliar tahun terakhir, disebut sebagai bintang Populasi I dan memiliki proporsi unsur berat tertinggi. Matahari kita termasuk bintang Populasi I. Bintang yang lebih tua mengandung lebih sedikit unsur berat karena lebih sedikit generasi bintang yang mendahuluinya. Kami menyebutnya bintang Populasi II dan mereka tinggal di wilayah tertua di Galaksi Bima Sakti kita.
Namun, hingga saat ini, bintang-bintang Populasi III masih bersifat hipotetis belaka.
Spektrum gugus gas helium murni yang memberikan bukti adanya bintang-bintang pertama. (Kredit gambar: NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford (STScI))
Mereka akan menjadi bintang pertama yang terbentuk, dan karena tidak ada bintang lain sebelum mereka, mereka tidak mengandung unsur berat dan hanya terbuat dari hidrogen dan helium asli yang tercipta selama Big Bang. Bintang-bintang pertama ini juga dianggap sangat bercahaya, dengan massa setidaknya setara dengan beberapa ratus matahari.
Meskipun para astronom masih belum melihat secara langsung bintang Populasi III, tim Maiolin menemukan bukti tidak langsung keberadaannya di GN-z11. NIRSpec mengamati sekelompok helium terionisasi di dekat tepi GN-z11.
“Fakta bahwa kita tidak melihat apa pun selain helium menunjukkan bahwa gugus ini pasti masih asli,” kata Maiolino dalam sebuah pernyataan. “Ini adalah sesuatu yang diharapkan oleh teori dan simulasi di dekat galaksi-galaksi masif pada zaman ini – bahwa kantong-kantong gas murni akan bertahan di lingkaran halo, yang dapat runtuh untuk membentuk bintang-bintang Populasi III.”
Gas helium ini terionisasi oleh sesuatu yang menghasilkan sinar ultraviolet dalam jumlah besar, yang dapat disimpulkan sebagai bintang Populasi III. Helium berpotensi menjadi saksi material sisa pembentukan bintang-bintang tersebut. Jumlah sinar ultraviolet yang dibutuhkan untuk mengionisasi semua gas tersebut memerlukan total sekitar 600.000 bintang bermassa matahari yang bersinar dengan luminositas gabungan 20 triliun kali lebih terang dari Matahari kita. Angka-angka ini menunjukkan bahwa galaksi jauh seperti GN-z11 akan lebih mampu membentuk bintang masif dibandingkan galaksi di alam semesta modern.
Sementara itu, menurut hasil rangkaian kedua, tim Maiolin juga menemukan bukti adanya lubang hitam bermassa dua juta matahari di jantung GN-z11.
“Kami menemukan gas yang sangat padat yang umum terjadi di dekat lubang hitam supermasif yang menghasilkan gas,” kata Maiolino dalam pernyataan yang sama. “Ini adalah tanda-tanda jelas pertama bahwa GN-z11 menampung lubang hitam yang melahap materi.
Tim juga mendeteksi pancaran radiasi kuat yang mengalir dari piringan akresi materi yang berputar-putar di sekitar lubang hitam, serta unsur-unsur kimia terionisasi yang biasanya ditemukan di dekat lubang hitam yang bertambah. Ini adalah lubang hitam supermasif terjauh yang pernah ditemukan, kata tim tersebut, dan nafsu makannya yang besar menyebabkan piringan akresinya menebal dan menjadi panas dan terang. Para ilmuwan percaya bahwa hal ini, dikombinasikan dengan bintang-bintang Populasi III, adalah apa yang membuat GN-z11 bersinar begitu terang tanpa mengganggu standar kosmologi, seperti yang diklaim oleh beberapa orang sebelum waktunya.
Sebuah studi tentang gugus helium terionisasi dan bintang Populasi III telah diterima untuk dipublikasikan di jurnal Astronomy & Astrophysics dan pracetaknya dapat ditemukan di sini. Sementara itu, studi observasi NIRCam terhadap lubang hitam dipublikasikan pada 17 Januari di jurnal Nature.
+ There are no comments
Add yours