Teleskop Luar Angkasa Webb Menulis Ulang Aturan Evolusi Galaksi

Pengamatan lanjutan oleh JWST menunjukkan bahwa galaksi-galaksi awal matang lebih cepat dan tidak terlalu kacau, sehingga menantang teori evolusi galaksi sebelumnya.

Penelitian baru mengungkapkan bahwa galaksi-galaksi awal alam semesta tidak terlalu bergejolak dan mengembang lebih cepat dari perkiraan sebelumnya. Penelitian yang dipimpin oleh tim internasional dari Durham University ini memanfaatkan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) untuk menemukan bukti pembentukan batangan ketika Alam Semesta baru berusia beberapa miliar tahun.

Temuan ini dipublikasikan di jurnal Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.

Wawasan Dari Teleskop Luar Angkasa James Webb

Batangan adalah garis bintang memanjang yang terdapat pada galaksi cakram atau spiral seperti galaksi kita Bima Sakti. Ketika batang-batang tersebut melebar, mereka mengatur pembentukan bintang di dalam galaksi, mendorong gas ke wilayah tengah galaksi. Kehadiran mereka memberi tahu para ilmuwan bahwa galaksi telah memasuki fase matang dan menetap.

Penelitian sebelumnya digunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble mengidentifikasi galaksi yang membentuk batangan hingga delapan atau sembilan miliar tahun yang lalu. Namun, peningkatan sensitivitas JWST dan rentang panjang gelombang yang lebih luas memungkinkan para astronom mendeteksi fenomena ini lebih jauh ke masa lalu.

Gambar galaksi EGS_31125 skala abu-abu pada 10,6 miliar tahun yang lalu, secara visual diklasifikasikan sebagai sangat terbatas (digambarkan di tengah gambar dalam garis ungu solid tebal dengan lengan spiral ditunjukkan sebagai garis ungu samar). Dari kiri ke kanan: Teleskop Luar Angkasa Hubble WFC3 F160W dan Teleskop Luar Angkasa James Webb NIRCam F356W dan F444W. Perbandingan filter ini menunjukkan pengaruh Point Spread Function (PSF), sensitivitas, dan rentang panjang gelombang pada gambar galaksi, khususnya dalam konteks batang. Kredit: Zoë Le Conte

“Galaksi-galaksi di alam semesta awal berkembang jauh lebih cepat dari yang kita duga. “Ini benar-benar kejutan karena Anda mungkin mengira alam semesta pada tahap itu akan sangat bergejolak dengan banyak tabrakan antar galaksi dan banyak gas yang belum berubah menjadi bintang,” jelas penulis Zoe Le Conte, peneliti PhD di bidang tersebut. . Pusat Astronomi Ekstragalaktik, Departemen Fisika, Universitas Durham.

“Namun berkat Teleskop Luar Angkasa James Webb, kita melihat banyak dari garis-garis ini jauh lebih awal di alam semesta, yang berarti bahwa galaksi berada pada tahap evolusi yang lebih stabil daripada yang diperkirakan sebelumnya,” tambahnya. Para peneliti mengatakan bukti baru ini menunjukkan bahwa teori evolusi galaksi awal mungkin memerlukan revisi yang signifikan.

Gambar galaksi EGS_31125 skala abu-abu pada 10,6 miliar tahun lalu seperti yang dilihat oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble. Bilah galaksi tidak dapat dilihat. Kredit: Zoë Le Conte

Metodologi dan Temuan Penelitian

Para peneliti menggunakan JWST untuk mencari pembentukan batang di galaksi seperti yang terlihat antara 8 dan 11,5 miliar tahun lalu. Alam semesta sendiri berumur 13,7 miliar tahun. Dari 368 galaksi cakram yang diamati, para peneliti melihat bahwa hampir 20 persennya memiliki galaksi batang – dua kali lebih banyak dari yang diamati oleh Hubble.

Rekan penulis Dr. Evolution telah berlangsung lebih lama dari yang diperkirakan sebelumnya.”

Gambar galaksi skala abu-abu EGS_31125 pada 10,6 miliar tahun lalu seperti yang dilihat oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb. Batang galaksi dapat dilihat (diuraikan pada gambar tengah dalam garis ungu solid tebal dengan lengan spiral ditampilkan sebagai garis ungu samar). Kredit: Zoë Le Conte

“Simulasi Alam Semesta sekarang perlu dicermati untuk melihat apakah kita mendapatkan hasil yang sama seperti pengamatan yang kami lakukan dengan James Webb,” tambah Gadotti. “Kita harus berpikir melampaui apa yang kita pikir kita ketahui.”

Ketika para peneliti melihat lebih jauh ke masa lalu, mereka dapat melihat semakin sedikit galaksi pembentuk batang. Mereka mengatakan hal ini mungkin terjadi karena galaksi pada tahap awal alam semesta mungkin belum terbentuk dengan baik. Saat ini juga tidak ada cara untuk melihat batang bintang yang lebih pendek, sehingga sulit dikenali, bahkan dengan peningkatan daya teleskopik yang ditawarkan oleh JWST.

Kesan seniman terhadap Teleskop Luar Angkasa James Webb yang memperlihatkan cermin utamanya mengarah ke kosmos. Kredit: TRW-Ball

Arah masa depan

Para peneliti mengatakan mereka sekarang ingin menyelidiki lebih banyak galaksi di alam semesta awal untuk melihat apakah mereka juga membentuk batangan. Mereka berharap dapat melihat lebih jauh ke masa lalu – 12,2 miliar tahun – untuk melihat batasan pertumbuhan dari waktu ke waktu dan mekanisme apa yang melatarbelakangi pertumbuhan ini.

Referensi: “Investigasi JWST terhadap pecahan batang pada pergeseran merah 1 ≤ z ≤ 3” oleh Zoe A Le Conte, Dimitri A Gadotti, Leonardo Ferreira, Christopher J Conselice, Camila de Sa-Freitas, Taehyun Kim, Justus Neumann, Francesca Fragkoudi, E Athanassoula dan Nathan J Adams, 23 April 2024, Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stae921

Pusat Astronomi Ekstragalaktik dan Pusat Instrumentasi Lanjutan Universitas Durham memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pengembangan JWST. Studi terbaru ini juga melibatkan ilmuwan dari Institute for Computational Cosmology Durham University, Victoria University, Kanada; Pusat Astrofisika Jodrell Bank – Universitas Manchester, Inggris; Observatorium Selatan Eropa; Departemen Ilmu Astronomi dan Atmosfer, Universitas Nasional Kyungpook, Republik Korea; Institut Astronomi Max Planck, Jerman; Universitas Aix Marseille, Perancis. Penelitian ini didanai di Inggris oleh UKRI-Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi.