REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA — Pada 11 Juli 2022, gambar pertama yang diambil oleh James Webb Space Telescope (JWST) dirilis ke publik. Ini disebut Webb's First Deep Field, berpusat pada sekelompok galaksi bernama SMACS 0723 dan berisi tidak kurang dari 7.000 galaksi. Gambar ini terbukti menjadi target penting untuk studi evolusi galaksi.

Karena itu berisi sejumlah besar galaksi yang sangat jauh, yang menjelaskan bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi di awal alam semesta. Namun hingga saat ini, pengukuran jarak galaksi di bidang tersebut masih kurang akurat dan komprehensif. 

Melansir Phys, Jumat (3/11/2023), sebuah tim astronom internasional yang dipimpin oleh Dr Gaël Noirot, seorang peneliti postdoc di Universitas Saint Mary Halifax, Kanada, kini telah dengan cermat memeriksa dan menganalisis First Deep Field milik Webb. 

Studi mereka dipublikasikan di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Anggota dari Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS), para ilmuwan menggunakan instrumen NIRISS Kanada (Near Infra-Red Imager dan Slitless Spectrograph) di JWST untuk mengumpulkan spektrum dari target galaksi dalam gambar.

Spektrum itu merupakan jenis data ilmiah yang dibuat dengan memecah cahaya suatu benda, untuk mengungkap informasi tambahan seperti usia atau jarak benda tersebut.

Dengan menggunakan instrumen NIRISS buatan JWST, tim mengukur ‘pergeseran merah’ (pergeseran spektrum galaksi yang sangat jauh menuju gelombang yang lebih panjang) dari hampir 200 galaksi yang jaraknya dari Bumi sebelumnya tidak diketahui. “NIRISS sempurna untuk melakukan hal ini karena dapat mengukur pergeseran merah ratusan galaksi sekaligus,” kata Noirot yang juga penulis utama studi tersebut.

Redshift atau pergeseran merah adalah pengukuran jarak galaksi secara tepat berdasarkan tanda-tanda kimia unik yang terlihat dalam spektrumnya. Karena alam semesta mengembang, cahaya yang dipancarkan dari benda-benda jauh seperti galaksi diregangkan, dan fitur spektralnya terlihat pada panjang gelombang yang lebih panjang (yaitu lebih merah) daripada pancaran aslinya. 

Pergeseran merah ini, yaitu perbedaan antara warna yang diamati dan dipancarkan suatu objek, akan menunjukkan jaraknya dari Bumi. “Studi kami yang baru-baru ini diterbitkan akan menjadi sumber berharga bagi komunitas astronomi dan membuka jalan penelitian baru,” kata Noirot.

“Pekerjaan kami pada SMACS 0723, Deep Field pertama Webb dan gambar sains pertama yang pernah dirilis oleh JWST, telah menghasilkan katalog spektroskopi JWST terbesar dari jenisnya dengan pengukuran pergeseran merah yang dapat diandalkan,” kata rekan penulis Marcin Sawicki, seorang profesor dan Ketua Riset di Santa Maria, Kanada.

Dari katalog pergeseran merah tersebut, para peneliti telah menemukan banyak galaksi baru di cluster SMACS 0723, yang cahayanya membutuhkan waktu lebih dari empat miliar tahun untuk mencapai Bumi. Gugus, kelompok galaksi besar yang disatukan oleh gaya gravitasi, dapat menampung hingga ribuan galaksi.

Studi baru ini memberikan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana galaksi berevolusi di lingkungan paling ekstrem di alam semesta, dan memberikan gambaran sekilas tentang distribusi materi gelap dan evolusi strukturnya.

“Sebagai anggota proyek yang dipimpin Kanada, kami bahkan lebih gembira bahwa peningkatan signifikan ini, dibandingkan dengan penelitian SMACS 0723 sebelumnya, dimungkinkan oleh kemampuan spektroskopi instrumen NIRISS buatan Kanada di kapal JWST,” kata Dewan National Research, Chris Willott, yang memimpin tim CANUCS.

“Teknologi buatan Kanada ini memungkinkan kami menggunakan JWST secara maksimal,” kata profesor Université de Montréal (UdeM), direktur Trottier Institute for Research on Exoplanet, dan peneliti utama di balik instrumen NIRIS, René Doyon.

NIRISS dirancang, dibangun, dan diuji di fasilitas Ontario oleh Honeywell Aerospace, Ottawa dan Cambridge. UdeM juga menyumbangkan komponen optik utama.

Dalam kumpulan besar pergeseran merah galaksi, para peneliti mengidentifikasi tiga galaksi lain yang memiliki kepadatan berlebih pada jarak yang lebih jauh lagi dibandingkan SMACS 0723 yang belum pernah terlihat sebelumnya dalam bidang ini. Kepadatan berlebih galaksi ini berpotensi menjadi gugus galaksi baru yang terletak delapan hingga 10 miliar tahun cahaya.

Menangkap kepadatan galaksi yang berlebih pada waktu kosmik yang berbeda adalah seperti menonton film selang waktu tentang pertumbuhan gugus-gugus ini, mulai dari masa pertumbuhannya di alam semesta muda hingga saat ini.

Gugus-gugus tersebut mewakili target ideal untuk penelitian di masa depan, guna lebih memahami bagaimana galaksi dan gugus yang dihuninya telah berevolusi dari keadaan awal alam semesta menjadi seperti sekarang, termasuk galaksi kita, Bima Sakti.

Tim CANUCS telah membuat penemuan menakjubkan di salah satu cluster ini: galaksi Sparkler yang megah. Ditemukan pada September 2022, ini adalah galaksi yang sangat besar, jaraknya sekitar sembilan miliar tahun cahaya, penuh dengan gugus bintang tertua yang terbentuk setelah Big Bang.

Apa yang diungkapkan oleh katalog pergeseran merah NIRISS yang baru dari tim adalah bahwa Sparkler bukanlah galaksi yang terisolasi, namun berada di salah satu galaksi dengan kepadatan berlebih yang baru ditemukan.

“Fakta bahwa Sparkler tidak hidup sendiri namun merupakan anggota keluarga galaksi memiliki implikasi penting terhadap bagaimana gugus bintang pertama terbentuk setelah Big Bang,” kata Sawicki, salah satu penulis studi sebelumnya.

Para astronom CANUCS akan dapat memperbaiki katalog pergeseran merah galaksi mereka selama tahun kedua operasi ilmiah Webb, yang sekarang sedang berlangsung, karena mereka telah diberikan waktu untuk mengamati kembali First Deep Field Webb secara lebih rinci dengan instrumen NIRIS.

“Komunitas astronomi dengan jelas mengakui nilai dari katalog pergeseran merah NIRISS pertama kami dan ingin kami membuat versi lain yang lebih baik lagi,” kata Noirot.

Beberapa tim ilmuwan independen telah menggunakan katalog dan hasil studi baru untuk melanjutkan pekerjaan mereka di First Deep Field Webb, dan penelitian tambahan yang berasal dari kemajuan CANUCS diharapkan terjadi pada pembentukan galaksi, distribusi materi gelap, dan galaksi evolusi alam semesta

Ikuti Whatsapp Channel Republika