Nationalgeographic.co.id—Susunan 350 teleskop radio di gurun Karoo Afrika Selatan semakin dekat untuk mendeteksi "fajar kosmis" yaitu era setelah Big Bang ketika bintang pertama kali dinyalakan dan galaksi mulai mekar.
Dalam sebuah makalah tersimpan di database arXiv 19 Januari yang diterima untuk dipublikasikan di The Astrophysical Journal, tim Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) melaporkan bahwa mereka telah menggandakan sensitivitas array, yang sudah menjadi teleskop radio paling sensitif di dunia yang didedikasikan untuk menjelajahi periode unik ini di sejarah alam semesta.
Meskipun mereka belum benar-benar mendeteksi pancaran radio dari akhir zaman kegelapan kosmis, hasilnya memberikan petunjuk tentang komposisi bintang dan galaksi di awal alam semesta. Secara khusus, data mereka menunjukkan bahwa galaksi awal mengandung sangat sedikit unsur selain hidrogen dan helium, tidak seperti galaksi kita saat ini.
Ketika piringan radio sepenuhnya online dan dikalibrasi, tim berharap untuk membuat peta 3D gelembung hidrogen terionisasi dan netral saat mereka berevolusi dari sekitar 200 juta tahun lalu menjadi sekitar 1 miliar tahun setelah Big Bang. Peta tersebut dapat memberi tahu kita bagaimana bintang dan galaksi awal berbeda dari yang kita lihat di sekitar kita saat ini, dan bagaimana alam semesta secara keseluruhan terlihat di masa mudanya.
"Ini bergerak menuju teknik yang berpotensi revolusioner dalam kosmologi. Begitu Anda dapat mencapai sensitivitas yang Anda butuhkan, ada begitu banyak informasi dalam data," kata Joshua Dillon, seorang ilmuwan peneliti di University of California, Departemen Astronomi dan Berkeley. penulis utama makalah. "Peta 3D dari sebagian besar materi bercahaya di alam semesta adalah target untuk 50 tahun ke depan atau lebih."
Teleskop lain juga mengintip ke alam semesta awal. Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) baru kini telah mencitrakan sebuah galaksi yang ada sekitar 325 juta tahun setelah kelahiran alam semesta dalam Big Bang. Tetapi JWST hanya dapat melihat galaksi paling terang yang terbentuk selama Zaman Reionisasi, bukan galaksi kerdil yang lebih kecil tetapi jauh lebih banyak. Di mana bintangnya memanaskan media intergalaksi dan mengionisasi sebagian besar gas hidrogen.
HERA berupaya mendeteksi radiasi dari hidrogen netral yang mengisi ruang antara bintang-bintang awal dan galaksi-galaksi. Khususnya, menentukan kapan hidrogen berhenti memancarkan atau menyerap gelombang radio karena terionisasi. Fakta bahwa tim HERA belum mendeteksi gelembung-gelembung hidrogen terionisasi di dalam hidrogen dingin zaman kegelapan kosmis mengesampingkan beberapa teori tentang bagaimana bintang berevolusi di alam semesta awal.
Secara khusus, data menunjukkan bahwa bintang paling awal, yang mungkin terbentuk sekitar 200 juta tahun setelah Big Bang, mengandung sedikit unsur selain hidrogen dan helium. Ini berbeda dengan komposisi bintang-bintang masa kini. Bintang masa kini memiliki berbagai macam yang disebut logam, istilah astronomi untuk unsur-unsur, mulai dari litium hingga uranium yang lebih berat dari helium.
Temuan ini konsisten dengan model saat ini tentang bagaimana bintang dan ledakan bintang menghasilkan sebagian besar unsur lainnya.
"Galaksi-galaksi awal harus sangat berbeda dari galaksi yang kita amati hari ini agar kita tidak melihat sinyal," kata Aaron Parsons, peneliti utama HERA dan seorang profesor astronomi UC Berkeley. "Secara khusus, karakteristik sinar-X mereka harus berubah. Jika tidak, kami akan mendeteksi sinyal yang kami cari."
Komposisi atom bintang di alam semesta awal menentukan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan medium intergalaksi begitu bintang mulai terbentuk. Kuncinya adalah radiasi berenergi tinggi, terutama sinar-X, yang dihasilkan oleh bintang biner di mana salah satunya telah runtuh menjadi lubang hitam atau bintang neutron yang secara bertahap memakan pasangannya.
Baca Juga: Bintang Lama dan Baru Melukis Gambaran Berbeda dari Galaksi Triangulum
Baca Juga: Miliaran Benda Langit Terungkap dalam Survei Raksasa Galaksi Bimasakti
Baca Juga: Astronom Temukan Sinyal Aneh Berasal dari Pusat Galaksi Bima Sakti
Baca Juga: James Webb Mengungkap Galaksi Mirip Bimasakti di Alam Semesta Muda
Dengan sedikit elemen berat, banyak massa pengiringnya yang terlempar alih-alih jatuh ke lubang hitam, yang berarti lebih sedikit sinar-X dan lebih sedikit pemanasan di wilayah sekitarnya.
Data baru tersebut sesuai dengan teori paling populer tentang bagaimana bintang dan galaksi pertama kali terbentuk setelah Big Bang, tetapi tidak dengan yang lain. Hasil awal dari analisis pertama data HERA, yang dilaporkan setahun lalu, mengisyaratkan bahwa alternatif tersebut - khususnya, reionisasi dingin - tidak mungkin terjadi.
“Hasil kami mensyaratkan bahwa bahkan sebelum reionisasi dan paling lambat 450 juta tahun setelah Big Bang, gas di antara galaksi pasti telah dipanaskan oleh sinar-X. Ini mungkin berasal dari sistem biner di mana satu bintang kehilangan massa ke lubang hitam pendampingnya," kata Dillon. "Hasil kami menunjukkan bahwa jika itu yang terjadi, bintang-bintang itu pasti memiliki 'metalisitas' yang sangat rendah, yaitu sangat sedikit unsur selain hidrogen dan helium dibandingkan dengan matahari kita. Yang masuk akal karena kita berbicara tentang periode di waktu di alam semesta sebelum sebagian besar unsur lainnya terbentuk."