'Cahaya Hantu' Galaksi Temuan Hubble Membentang Jauh ke Masa Lalu

Wawan Setiawan - Sabtu, 7 Januari 2023 | 14:00 WIB

NASA, ESA, STScI

Cahaya hantu di gugus galaksi masif bernama SPT-CL J2106-5844 yang ditangkap oleh Hubble.

Nationalgeographic.co.id - Dalam gugusan raksasa yang terdiri dari ratusan atau ribuan galaksi, bintang yang tak terhitung jumlahnya berkeliaran di antara galaksi seperti jiwa yang tersesat, memancarkan kabut ‘cahaya hantu’ yang menyeramkan. Bintang-bintang ini tidak terikat secara gravitasi ke salah satu galaksi dalam sebuah gugus.

Pertanyaan yang mengganggu para astronom adalah: bagaimana bintang-bintang bisa begitu tersebar di seluruh gugus? Beberapa teori yang bersaing termasuk kemungkinan bahwa bintang-bintang dikeluarkan dari gugus galaksi, atau terlempar setelah penggabungan galaksi, atau mereka hadir di awal tahun pembentukan gugus miliaran tahun yang lalu.

Sebuah survei inframerah baru-baru ini dari Teleskop Antariksa Hubble NASA yang mencari apa yang disebut "cahaya intracluster", memberi cahaya baru pada misteri tersebut. Pengamatan Hubble baru menunjukkan bahwa bintang-bintang ini telah berkeliaran selama miliaran tahun, dan bukan merupakan produk dari aktivitas dinamis yang lebih baru di dalam gugus galaksi yang akan memisahkan mereka dari galaksi normal.

Survei tersebut mencakup 10 gugus galaksi sejauh hampir 10 miliar tahun cahaya. Pengukuran ini harus dilakukan dari luar angkasa karena cahaya intracluster yang redup 10.000 kali lebih redup daripada langit malam yang terlihat dari permukaan tanah.

Survei mengungkapkan bahwa fraksi cahaya intracluster relatif terhadap total cahaya dalam klaster tetap konstan, melihat kembali waktu miliaran tahun ke belakang. "Ini berarti bintang-bintang ini sudah kehilangan tempat tinggal pada tahap awal pembentukan gugus," kata James Jee dari Universitas Yonsei di Seoul, Korea Selatan. Hasil kajiannya telah diterbitkan dalam jurnal Nature pada 4 Januari 2023 dengan judul makalah “Intracluster light is already abundant at redshift beyond unity.”

Bintang dapat tersebar di luar galaksi tempat kelahirannya ketika sebuah galaksi bergerak melalui bahan gas di ruang antargalaksi, saat mengorbit pusat gugus. Dalam prosesnya, hal ini mendorong gas dan debu keluar dari galaksi. Namun, berdasarkan survei Hubble baru, Jee mengesampingkan mekanisme ini sebagai penyebab utama produksi bintang intracluster. Itu karena fraksi cahaya intracluster akan meningkat dari waktu ke waktu hingga saat ini jika pengupasan adalah pemain utamanya. Namun itu tidak terjadi pada data baru Hubble, yang menunjukkan fraksi konstan selama miliaran tahun.

NASA, ESA, STScI

Ini adalah gambar Teleskop Luar Angkasa Hubble dari dua gugus galaksi masif bernama MOO J1014+0038 (panel kiri) dan SPT-CL J2106-5844 (panel kanan). Warna biru yang ditambahkan secara artifisial diterjemahkan dari data Hubble yang menangkap fenomena yang disebut cahaya intracluster atau dijuluki 'cahaya hantu'.

"Kami tidak tahu persis apa yang membuat mereka kehilangan tempat tinggal. Teori saat ini tidak dapat menjelaskan hasil kami, tetapi entah bagaimana mereka diproduksi dalam jumlah besar di alam semesta awal," kata Jee. "Pada tahun-tahun awal pembentukannya, galaksi mungkin cukup kecil dan mereka mengeluarkan darah bintang dengan mudah karena genggaman gravitasi yang lebih lemah."

“Jika kita mengetahui asal-usul bintang intracluster, itu akan membantu kita memahami sejarah perakitan seluruh gugus galaksi, dan mereka dapat berfungsi sebagai pelacak materi gelap yang terlihat menyelimuti gugus tersebut,” kata Hyungjin Joo dari Universitas Yonsei, penulis pertama makalah ini. Materi gelap adalah perancah tak terlihat dari alam semesta, yang menyatukan galaksi, dan gugusan galaksi.

Jika bintang pengembara diproduksi melalui permainan pinball yang relatif baru di antara galaksi, mereka tidak akan memiliki cukup waktu untuk menyebar ke seluruh medan gravitasi gugus dan karena itu tidak akan melacak distribusi materi gelap gugus. Tetapi jika bintang-bintang lahir di tahun-tahun awal gugus, mereka akan tersebar sepenuhnya di seluruh gugus. Ini akan memungkinkan para astronom menggunakan bintang-bintang yang tidak patuh untuk memetakan distribusi materi gelap di seluruh gugus.

Teknik ini baru dan melengkapi metode tradisional pemetaan materi gelap dengan mengukur bagaimana seluruh gugus melengkungkan cahaya dari objek latar belakang karena fenomena yang disebut pelensaan gravitasi.

Cahaya intracluster pertama kali terdeteksi di gugus galaksi Coma pada tahun 1951 oleh Fritz Zwicky. Ia melaporkan bahwa salah satu penemuannya yang paling menarik adalah mengamati materi intergalaksi yang redup dan bercahaya di gugus tersebut. Karena gugus Coma, yang berisi setidaknya 1.000 galaksi, adalah salah satu gugus terdekat ke Bumi (330 juta tahun cahaya), Zwicky mampu mendeteksi cahaya hantu itu bahkan hanya dengan teleskop 18 inci yang sederhana.

Kemampuan dan kepekaan teleskop luar angkasa James Webb milik NASA akan sangat memperluas pencarian bintang intracluster ini jauh lebih dalam ke alam semesta, dan karenanya akan membantu memecahkan misteri tersebut.