Sebuah studi James Webb Space Telescope mengoreksi rekor usia beberapa galaksi kuno yang sudah dikenal, yang ternyata jauh lebih tua dan lebih jauh di luar angkasa dibanding perkiraan sebelumnya.
Webb, observatorium gabungan antara NASA dan mitra Eropa serta Kanada, melihat kembali sepotong langit yang terkenal berkat gambaran ultra-dalam Teleskop Hubble lebih dari 20 tahun lalu. Saat itu, gambar eksposur panjang Hubble sangat ambisius: Ilmuwan mengarahkan teleskop ke area yang tampak kosong, tak yakin foton apa yang akan terkumpul.
Pada akhirnya, gambar ultra-dalam itu “ternyata sama sekali tidak kosong,” kata peneliti Webb, “melainkan berisi ribuan galaksi jauh.”
Kini dengan Webb, petak langit ini mengungkap lebih banyak tentang alam semesta—bahkan mengubah garis waktu kosmik. Dikenal sebagai MIRI Deep Imaging Survey, proyek ini melibatkan instrumen inframerah tengah Webb, yang mendeteksi panjang gelombang cahaya tak terlihat mata telanjang. Temuan baru ini dipublikasikan di jurnal Astronomy & Astrophysics.
Dengan Webb, astronom bisa mengamati cahaya inframerah redup dari bintang-bintang kuno dan struktur yang mereka bentuk. Menurut penelitian, teleskop ini mengamati area Hubble Ultra Deep Field selama 100 jam, termasuk 41 jam dengan satu filter khusus. Gambar yang dihasilkan menangkap sinyal redup dari galaksi saat alam semesta baru berusia beberapa ratus juta tahun—masih sangat muda.
Bayangkan gambaran ruang angkasa dalam-dalam seperti sampel inti dari tanah: semakin dalam, semakin tua batuan dan tanah yang terkumpul. Gambar ini adalah irisan kecil tapi jauh dari ruang angkasa, mengungkap sejarah kosmik yang menjangkau miliaran tahun cahaya, dengan setiap lapisan lebih dalam menunjukkan masa yang lebih awal.
“Sepengetahun kami, ini merupakan eksposur filter tunggal terlama yang diperoleh Webb dari bidang ekstragalaktik sejauh ini,” tulis para penulis.
Proyek yang dijuluki MIDIS ini menemukan hampir 2.500 sumber cahaya, sebagian besar galaksi jauh. Sekitar 1.000 di antaranya kini memiliki perkiraan jarak yang direvisi, berdasarkan pergeseran cahaya mereka.
Webb dibangun untuk mengamati periode awal yang disebut “cosmic dawn,” antara 100 juta hingga 1 miliar tahun setelah Big Bang, dengan mendeteksi cahaya pada panjang gelombang inframerah yang tak terlihat. Singkatnya, cahaya melar—atau “redshifted“—seiring waktu dan jarak akibat ekspansi alam semesta. Gelombang inframerah ini juga bisa menembus gas dan debu di ruang angkasa yang mungkin menghalangi sumber cahaya jauh yang lemah.
Dalam satu kasus, proyek ini menemukan bahwa galaksi yang sebelumnya diperkirakan berusia 11,8 miliar tahun ternyata mendekati 13,3 miliar—menempatkan asal-usulnya saat alam semesta baru sekitar 450 juta tahun. Ini berarti galaksi tersebut termasuk gelombang pertama galaksi yang terbentuk.
Objek lain dalam gambar MIDIS mengisahkan cerita berbeda: ratusan galaksi merah, beberapa berwarna karena berdebu atau mengandung bintang matang yang lebih dingin. Bagaimanapun, hasil ini menunjukkan instrumen MIRI Webb bisa menjadi alat kuat untuk mengungkap galaksi kuno yang terlewat atau salah diidentifikasi. Bahkan Teleskop Spitzer NASA yang telah pensiun pun tak bisa melihat dengan kejelasan ini.
Ini kabar baik untuk peneliti yang mempelajari evolusi alam semesta dari kelahiran galaksi pertama hingga masa ketika pembentukan bintang dan lubang hitam supermasif mencapai puncaknya.
“MIDIS melampaui ekspektasi sebelum penerbangan,” tulis para penulis. “Pencitraan MIRI dalam berpotensi besar untuk mengkarakterisasi populasi galaksi dari cosmic noon hingga dawn.”
James Webb Space Telescope menggunakan instrumen inframerah tengahnya untuk melihat wilayah yang tertangkap dalam Gambar Ultra Deep Field Hubble yang terkenal.
Kredit: NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez illustration