Teleskop Luar Angkasa James Webb menyaksikan fajar cahaya bintang

Teleskop Luar Angkasa James Webb menunjukkan rincian penggabungan galaksi besar-besaran 13 miliar tahun yang lalu (dimasukkannya galaksi awal lainnya menunjukkan pentingnya gambar Teleskop Luar Angkasa James Webb yang baru). Kredit: Astro 3D

Catatan utama oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb Hasil penggabungan galaksi awal menunjukkan bahwa bintang-bintang terbentuk lebih cepat dan lebih efisien daripada yang diketahui sebelumnya, sehingga mengungkap gugus bintang yang kompleks dan menantang teori kosmologi saat ini.

• Galaksi dan bintang berevolusi lebih cepat ledakan besar itu Dari yang diharapkan.
• Gambar detail dari salah satu galaksi pertama menunjukkan bahwa pertumbuhannya jauh lebih cepat dari yang kita duga.

Sebuah tim peneliti internasional telah melakukan pengamatan mendetail yang belum pernah terjadi sebelumnya terhadap penggabungan galaksi pertama. Mereka berpendapat bahwa bintang berevolusi lebih cepat dan lebih efisien dari yang kita duga.

Mereka menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) untuk mengamati objek masif yang ada 510 juta tahun setelah Big Bang – sekitar 13 miliar tahun yang lalu.

“Saat kami melakukan pengamatan ini, galaksi ini 10 kali lebih besar dibandingkan galaksi lain yang ditemukan di alam semesta awal,” kata Dr Kit Boyett, Peneliti ASTRO 3D di Galaksi Awal, dari Universitas Melbourne. Dia adalah penulis utama makalah yang baru-baru ini diterbitkan di Astronomi alam. Makalah ini melibatkan 27 penulis dari 19 institusi di Australia, Thailand, Italia, Amerika Serikat, Jepang, Denmark dan Tiongkok.

Teleskop Luar Angkasa James Webb, yang diluncurkan pada tahun 2021, memungkinkan para astronom untuk melihat alam semesta awal dengan cara yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Objek yang muncul sebagai titik cahaya tunggal melalui teleskop sebelumnya, mis Teleskop Luar Angkasa Hubblemengungkapkan kompleksitasnya.

Teleskop Luar Angkasa James Webb menunjukkan detail penggabungan galaksi besar-besaran 13 miliar tahun lalu. Kredit: Astro 3D

“Sungguh menakjubkan melihat kekuatan Teleskop Luar Angkasa James Webb dalam memberikan pandangan mendetail tentang galaksi di tepi alam semesta yang dapat diamati, dan dengan demikian kembali ke masa lalu,” kata Profesor Michel Trinity, pemimpin subjek dan kontrak ASTRO 3D First Galaxies pemimpin di Universitas Melbourne. Profesor Trinity menambahkan: “Observatorium luar angkasa ini mengubah pemahaman kita tentang pembentukan galaksi awal.”

Pengamatan dalam makalah saat ini menunjukkan sebuah galaksi yang terdiri dari beberapa cluster dengan dua komponen di cluster utama dan ekor yang panjang, menunjukkan penggabungan dua galaksi menjadi galaksi yang lebih besar.

“Penggabungan belum berakhir. Kita dapat mengetahuinya dari fakta bahwa kita masih dapat melihat dua objek. Ekor panjang tersebut kemungkinan besar disebabkan oleh beberapa material yang dibuang selama proses penggabungan. Ketika dua objek menyatu, mereka akan terlepas darinya. ada beberapa hal yang penting, “kata Dr. Boyett. “Hal ini menunjukkan kepada kita bahwa ada merger dan ini adalah merger terjauh yang pernah ada.”

Pengamatan ini dan observasi lainnya yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb mendorong para astrofisikawan untuk merevisi model tahun-tahun awal alam semesta.

“Dengan James Webb, kita melihat lebih banyak objek di alam semesta awal daripada yang kita perkirakan, dan objek-objek ini juga lebih masif dari yang kita duga,” kata Dr. Boyett. “Kosmologi kita tidak selalu salah, tapi pemahaman kita tentang seberapa cepat galaksi terbentuk, karena ukurannya lebih besar dari yang kita perkirakan.”

Galaksi kuno lainnya. Kredit: Astro 3D

Temuan tim Dr. Boyett menunjukkan bahwa galaksi-galaksi ini mampu mengakumulasi massa dengan sangat cepat melalui penggabungan.

Namun bukan hanya ukuran galaksi dan kecepatan pertumbuhannya saja yang mengejutkan Dr. Boyett. Makalahnya menjelaskan untuk pertama kalinya jumlah bintang yang membentuk galaksi-galaksi yang bergabung, rincian lain yang dimungkinkan oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb.

“Ketika kami membandingkan analisis spektroskopi dengan pencitraan kami, kami menemukan dua hal yang berbeda. Gambar tersebut memberi tahu kami bahwa jumlah bintangnya sedikit, namun spektroskopi menunjukkan bahwa bintang-bintang tersebut sangat tua. Namun ternyata keduanya benar,” kata Boyett. Karena kita tidak memiliki satu kelompok bintang, tapi dua.”

“Penghuni lama sudah ada di sana sejak lama dan apa yang kami pikir sedang terjadi adalah penggabungan galaksi menghasilkan bintang-bintang baru dan itulah yang kami lihat dalam gambar – bintang-bintang baru di atas penghuni lama.”

Sebagian besar penelitian terhadap objek-objek jauh ini menunjukkan bintang-bintang yang sangat muda, namun hal ini disebabkan karena bintang-bintang yang lebih muda lebih terang sehingga cahayanya mendominasi data pencitraan. Namun, Teleskop Luar Angkasa James Webb memungkinkan pengamatan yang begitu mendetail sehingga kedua kelompok tersebut dapat dibedakan.

“Faktanya adalah bahwa spektroskopi sangat rinci sehingga kita dapat melihat ciri-ciri halus dari bintang-bintang purba yang sebenarnya memberi tahu kita bahwa ada lebih banyak hal di luar sana daripada yang kita kira,” kata Dr. Boyett.

“Hal ini tidak sepenuhnya mengejutkan, karena kita tahu bahwa sepanjang sejarah alam semesta terdapat puncak pembentukan bintang baru karena berbagai alasan, dan hal ini menyebabkan munculnya banyak populasi.

“Tetapi ini pertama kalinya kami benar-benar melihat mereka pada jarak sejauh ini.”

Makalah ini memiliki implikasi besar terhadap pemodelan saat ini.

“Simulasi kami dapat menghasilkan sebuah objek yang mirip dengan yang kami amati, kira-kira seumuran dengan alam semesta, dan dengan massa yang kira-kira sama. Namun, ini sangat jarang. Sangat jarang, hanya ada satu objek di seluruh model.” Peluang mengamati “Pengamatan kami menunjukkan bahwa kami sangat beruntung atau simulasi kami salah, dan hal semacam ini lebih umum terjadi daripada yang kami kira.”

“Hal yang kami pikir telah kami lewatkan adalah bahwa bintang-bintang terbentuk dengan lebih efisien, dan mungkin itulah yang perlu kami ubah dalam model kami.”

Referensi: “Galaksi masif yang berinteraksi 510 juta tahun setelah Big Bang” oleh Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella dan Benedetta Vulcani, 7 Maret 2024, Astronomi alam.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7