Astronom Merinding Saat Identifikasi Galaksi Terjauh, Jaraknya 13 Miliar Tahun Cahaya

Analisis HD1 dan galaksi kedua bernama HD2, yang jaraknya hampir sama, telah diterima di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, dan juga tersedia di arXiv. Survei ini menggunakan empat teleskop optik dan inframerah yang kuat: Teleskop Subaru, Teleskop VISTA, Teleskop inframerah Inggris, dan Teleskop Luar Angkasa Spitzer. Di antara teleskop tersebut, mereka menghabiskan lebih dari 1.200 jam waktu pengamatan, mengintip ke Cosmic Dawn untuk mencari cahaya di alam semesta awal.

“Merupakan kerja keras untuk menemukan HD1 dari lebih dari 700.000 objek," kata astronom Yuichi Harikane dari Universitas Tokyo di Jepang.

“Warna merah HD1 sangat cocok dengan karakteristik yang diharapkan dari galaksi yang jaraknya 13,5 miliar tahun cahaya, membuat saya merinding ketika menemukannya.”

Warna merah dikenal sebagai pergeseran merah, dan itu terjadi ketika sumber cahaya menjauh dari kita, hal ini menyebabkan panjang gelombang cahaya yang datang dari sumber itu meningkat menuju ujung spektrum elektromagnetik yang lebih merah, itulah sebabnya disebut pergeseran merah.

Karena alam semesta mengembang, galaksi lain tampak bergeser merah; semakin jauh jarak dalam ruang-waktu, semakin besar pergeseran merahnya. Efek ini memungkinkan para astronom untuk menghitung seberapa jauh perjalanan cahaya untuk mencapai kita.

Tapi cahaya dari HD1 membingungkan. Cahaya ini sangat terang dalam panjang gelombang ultraviolet, yang menunjukkan bahwa proses yang sangat energik sedang terjadi di dalam galaksi. Pada awalnya, para peneliti mengira itu adalah aktivitas ledakan bintang yang normal-sampai mereka menghitung jumlah bintang yang harus terbentuk untuk menghasilkan cahaya sebanyak itu.

Jumlahnya sangat tinggi, lebih dari 100 bintang per tahun. Jumlah itu 10 kali lebih tinggi dari yang diharapkan untuk sebuah galaksi di alam semesta awal. Ketegangan ini dapat diselesaikan jika bintang-bintang yang lahir tidak sama dengan bintang-bintang yang kita lihat hari ini.

“Populasi bintang pertama yang terbentuk di alam semesta lebih masif, lebih bercahaya, dan lebih panas daripada bintang modern,” kata Pacucci.

"Jika kita berasumsi bahwa bintang yang dihasilkan di HD1 adalah bintang pertama, atau Populasi III, maka sifat-sifatnya dapat dijelaskan dengan lebih mudah. Faktanya, bintang Populasi III mampu menghasilkan lebih banyak sinar UV daripada bintang normal, yang dapat menjelaskan fenomena ekstrem. luminositas ultraviolet HD1."

Pilihan lainnya adalah jika galaksi itu adalah quasar. Quasar singkatan dari quasi-stellar radio sources – hasil luar biasa terang dari inti galaksi aktif, dengan lubang hitam supermasif yang melahap materi dengan kecepatan sedemikian rupa sehingga panasnya menghasilkan kobaran cahaya melintasi Semesta. Untuk menghasilkan cahaya yang diamati, tim menghitung, lubang hitam supermasif harus sekitar 100 juta kali massa Matahari.

Ukuran itu sangat menantang model pertumbuhan lubang hitam supermasif. Ini sangat padat, sangat awal di alam semesta.

"Terbentuk beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang, lubang hitam di HD1 pasti telah tumbuh dari benih besar dengan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya," kata astrofisikawan Avi Loeb dari Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics.

Tim berharap pengamatan di masa depan dengan Teleskop Luar Angkasa James Webb, mesin yang dioptimalkan untuk mengintip ke alam semesta awal, akan mengungkapkan sifat cahaya fajar yang misterius ini.