Teleskop James Webb Temukan Bukti Bintang Pertama di Alam Semesta, Terletak di Galaksi Terjauh

Di mana, bukti keberadaannya terletak di salah satu galaksi terjauh, GN-z11. Galaksi ini ditemukan oleh teleskop Hubble pada 2015, dilansir dari Livescience.

Sebelum diluncurkannya teleskop James Webb, galaksi ini dianggap sebagai galaksi terjauh yang pernah diketahui.

Dengan pergeseran merah 10,6, akan lebih masuk akal jika kita berbicara tentang berapa lama galaksi ini ada, daripada seberapa jauh jaraknya.

Untuk diketahui, pergeseran merah adalah efek ketika frekuensi cahaya yang diamati lebih rendah daripada frekuensi aslinya.

GN-z11 adalah galaksi paling terang

GN-z11 merupakan galaksi paling terang yang diketahui pada pergeseran merah ini.

Tak hanya itu, galaksi GN-z11 juga telah menjadi tema umum untuk galaksi-galaksi dengan pergeseran merah tinggi yang sekarang hampir secara teratur ditemukan di alam semesta awal oleh JWST.

Banyak di antaranya yang tampak jauh lebih terang daripada yang diperkirakan oleh model pembentukan galaksi. Prediksi tersebut didasarkan pada model standar kosmologi.

Kini, hasil pengamatan terbaru JWST berhasil menjelaskan apa yang sedang terjadi.

Tim astronomi yang dipimpin oleh Roberto Maiolino dari University of Cambridge telah menyelidiki GN-z11 dengan menggunakan dua instrumen inframerah dekat milik JWST, yaitu Near-Infrared Camera (NIRCam) dan Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec).

Bukti keberadaan bintang pertama

Para peneliti menemukan bukti adanya bintang generasi pertama, yang disebut bintang Populasi III.

Selain itu, ditemukan juga adanya lubang hitam supermasif yang melahap materi dalam jumlah besar dan bertumbuh dengan laju yang sangat cepat.

Para ilmuwan bisa menghitung usia sebuah bintang berdasarkan kelimpahan elemen beratnya. Elemen ini dibentuk oleh generasi bintang sebelumnya yang hidup dan mati, yang memuntahkan elemen-elemen berat tersebut ke ruang angkasa.

Pada akhirnya, elemen itu akan didaur ulang di area pembentukan bintang untuk membentuk bintang-bintang baru.

Bintang-bintang termuda yang terbentuk dalam kurun waktu lima atau enam miliar tahun terakhir disebut sebagai bintang Populasi I. Bintang tersebut memiliki kelimpahan unsur berat yang paling tinggi.

Sementara itu, Matahari adalah bintang Populasi I.

Bintang-bintang yang lebih tua mengandung lebih sedikit unsur berat karena generasi bintang-bintang sebelumnya lebih sedikit.

Peneliti menyebutnya bintang-bintang Populasi II, di mana bintang-bintang ini tinggal di area tertua di galaksi Bima Sakti.

Namun, bintang-bintang Populasi III sampai saat ini masih berupa hipotesis.

Bintang-bintang ini merupakan bintang-bintang pertama yang terbentuk, dan karena tidak ada bintang lain yang terbentuk sebelumnya, bintang-bintang ini tidak memiliki unsur berat dan hanya terbuat dari hidrogen dan helium murni yang ditempa selama Big Bang.

Massa bintang pertama

Bintang-bintang pertama ini juga diperkirakan sangat bercahaya dengan massa yang setara dengan massa beratus-ratus kali lipat massa Matahari.

Meskipun para astronom masih belum melihat bintang Populasi III secara langsung, tim Maiolino mendeteksi bukti tidak langsung keberadaan bintang-bintang tersebut di GN-z11.

NIRSpec mengamati gumpalan helium terionisasi di dekat tepi GN-z11.

"Fakta bahwa kita tidak melihat hal lain selain helium menunjukkan bahwa gumpalan ini pasti cukup murni," kata Maiolino dalam sebuah pernyataan.

"Ini adalah sesuatu yang diharapkan oleh teori dan simulasi di sekitar galaksi-galaksi masif dari zaman ini, bahwa seharusnya ada kantong-kantong gas murni yang masih ada di dalam lingkaran cahaya, dan ini bisa saja runtuh dan membentuk bintang-bintang Populasi III," imbuhnya.

Gas helium ini terionisasi oleh sesuatu yang menghasilkan sinar ultraviolet dalam jumlah besar dan sesuatu itu disimpulkan sebagai bintang Populasi III.

Kemungkinan, helium yang dilihat merupakan materi sisa pembentukan bintang-bintang tersebut.

Jumlah cahaya ultraviolet yang dibutuhkan untuk mengionisasi semua gas tersebut membutuhkan sekitar 600.000 massa bintang, yang bersinar dengan kecerlangan 20 triliun kali lebih terang daripada Matahari.

Angka-angka ini menunjukkan bahwa galaksi-galaksi jauh seperti GN-z11 seharusnya lebih mahir dalam membentuk bintang-bintang masif daripada galaksi-galaksi di alam semesta modern.

Sementara itu, berdasarkan hasil penelitian kedua, tim Maiolino juga menemukan bukti keberadaan lubang hitam bermassa dua juta massa matahari di pusat GN-z11.

Tim juga mendeteksi hujan radiasi yang sangat kuat yang mengalir dari piringan akresi materi yang berputar-putar di sekeliling lubang hitam dan juga elemen kimia terionisasi yang biasanya ditemukan di dekat lubang hitam yang sedang mengembang.

Menurut tim peneliti, lubang hitam supermasif ini merupakan lubang hitam terjauh yang pernah ditemukan sejauh ini, dan nafsu makannya yang rakus membuat piringan akresi menjadi padat dan panas, serta bersinar terang.

Hal ini, dikombinasikan dengan bintang-bintang Populasi III, yang membuat GN-z11 bersinar sangat terang.

Studi tentang gumpalan helium terionisasi dan bintang Populasi III telah diterima untuk dipublikasikan di jurnal Astronomy & Astrophysics.

Sementara itu, studi tentang pengamatan NIRCam terhadap lubang hitam telah dipublikasikan pada tanggal 17 Januari di jurnal Nature.