Webb Telescope melihat Galaxy dalam membersihkan kabut misterius dari alam semesta awal

Para astronom telah mengidentifikasi emisi hidrogen yang cerah dari galaksi di alam semesta yang sangat awal. Temuan yang mengejutkan adalah menantang para peneliti untuk menjelaskan bagaimana cahaya ini bisa menusuk kabut tebal hidrogen netral yang mengisi ruang pada waktu itu.

Hasil ini sama sekali tidak terduga oleh teori -teori pembentukan galaksi awal dan mengejutkan para astronom Roberto Maiolino

Tujuan utama teleskop luar angkasa NASA/ESA/CSA James Webb adalah untuk melihat lebih jauh dari sebelumnya ke masa lalu yang jauh dari alam semesta kita, ketika galaksi pertama terbentuk setelah Big Bang, periode yang dikenal sebagai Dawn Cosmic.

Para peneliti yang mempelajari salah satu galaksi yang sangat awal sekarang telah membuat penemuan dalam spektrum cahaya, yang menantang pemahaman kita yang mapan tentang sejarah awal alam semesta. Hasil mereka dilaporkan dalam jurnal Alam.

Webb menemukan Galaxy Jades-GS-Z13-1 yang sangat jauh, diamati hanya pada 330 juta tahun setelah Big Bang. Para peneliti menggunakan kecerahan galaksi dalam berbagai filter inframerah untuk memperkirakan pergeseran merahnya, yang mengukur jarak galaksi dari Bumi berdasarkan bagaimana cahayanya telah terbentang selama perjalanannya melalui ruang yang berkembang.

Pencitraan NIRCAM menghasilkan estimasi pergeseran merah awal 12,9. Untuk mengkonfirmasi Redshift Extreme-nya, sebuah tim internasional yang dipimpin oleh Dr Joris Witstok, sebelumnya dari Institut Kavli untuk Kosmologi Universitas Cambridge, mengamati galaksi menggunakan instrumen spektrograf dekat-inframerah (NIRSPEC) Webb.

Spektrum yang dihasilkan mengkonfirmasi pergeseran merah menjadi 13.0. Ini sama dengan galaksi yang terlihat hanya 330 juta tahun setelah Big Bang, sebagian kecil dari usia alam semesta saat ini 13,8 miliar tahun.

Tetapi fitur yang tidak terduga juga menonjol: satu panjang gelombang cahaya yang spesifik dan jelas, diidentifikasi sebagai lyman- emisi yang dipancarkan oleh atom hidrogen. Emisi ini jauh lebih kuat daripada yang dianggap astronom mungkin pada tahap awal dalam pengembangan alam semesta ini.

“Alam semesta awal dimandikan dalam kabut tebal hidrogen netral,” kata rekan penulis Profesor Roberto Maiolino dari Institut Kavli untuk Kosmologi Cambridge. “Sebagian besar kabut ini diangkat dalam proses yang disebut reionisasi, yang diselesaikan sekitar satu miliar tahun setelah Big Bang.

“GS-Z13-1 terlihat ketika alam semesta baru berusia 330 juta tahun, namun itu menunjukkan tanda tangan yang sangat jelas dan jelas dari Lyman-emisi yang hanya dapat dilihat begitu kabut di sekitarnya terangkat sepenuhnya. Hasil ini sama sekali tidak terduga oleh teori-teori pembentukan galaksi awal dan telah mengejutkan para astronom.”

Sebelum dan selama zaman reionisasi, kabut hidrogen netral di sekitar galaksi menghalangi cahaya ultraviolet energik yang dipancarkan, mirip dengan efek penyaringan kaca berwarna. Sampai cukup bintang telah terbentuk dan mampu mengionisasi gas hidrogen, tidak ada cahaya seperti itu – termasuk Lyman – emisi – dapat keluar dari galaksi yang masih muda ini untuk mencapai Bumi.

Konfirmasi Lyman- radiasi dari galaksi ini memiliki implikasi besar untuk pemahaman kita tentang alam semesta awal. “Kita seharusnya tidak menemukan galaksi seperti ini, mengingat pemahaman kita tentang cara alam semesta telah berevolusi,” kata rekan penulis Kevin Hainline dari University of Arizona. “Kita bisa menganggap alam semesta awal diselimuti kabut tebal yang akan membuatnya sangat sulit untuk menemukan mercusuar yang kuat yang mengintip, namun di sini kita melihat sinar cahaya dari galaksi ini menembus tabir.”

Sumber Lyman- radiasi dari galaksi ini belum diketahui, tetapi mungkin termasuk cahaya pertama dari generasi bintang paling awal untuk terbentuk di alam semesta. “Gelembung besar hidrogen terionisasi yang mengelilingi galaksi ini mungkin telah diciptakan oleh populasi bintang yang aneh – jauh lebih masif, lebih panas dan lebih bercahaya daripada bintang yang dibentuk pada zaman kemudian, dan mungkin mewakili generasi bintang pertama,” kata Witstok, yang sekarang berbasis di Cosmic Dawn Center di Universitas Copenhagen. Nukleus galaksi aktif yang kuat, didorong oleh salah satu lubang hitam supermasif pertama, adalah kemungkinan lain yang diidentifikasi oleh tim.

Tim ini merencanakan pengamatan tindak lanjut lebih lanjut dari GS-Z13-1, yang bertujuan untuk mendapatkan lebih banyak informasi tentang sifat galaksi ini dan asal-usul radiasi yang kuat. Apa pun yang disembunyikan galaksi, pasti akan menerangi perbatasan baru dalam kosmologi.

JWST adalah kemitraan internasional antara NASA, ESA dan Badan Antariksa Kanada (CSA). Data untuk hasil ini ditangkap sebagai bagian dari Survei Extragalactic Deep (JADES) JWST Advanced.

Referensi:
Joris Witstok et al. 'Menyaksikan timbulnya reionisasi melalui Lyman– Emisi di Redshift 13.' Alam (2025). Doi: 10.1038/s41586-025-08779-5

Diadaptasi dari rilis media ESA.