Para astronom telah mengidentifikasi sejumlah galaksi paling awal di alam semesta.
Tim dari Institute for Computational Cosmology di Durham University dan Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, telah menemukan bukti bahwa galaksi satelit yang paling redup yang mengorbit galaksi Bima Sakti kita merupakan galaksi pertama di antara yang lebih dulu telah terbentuk di alam semesta kita.
Para ilmuwan yang bekerja pada penelitian ini telah menggambarkan temuan itu sebagai sesuatu yang “sangat menarik”, di mana menjelaskan bahwa menemukan beberapa galaksi paling awal di alam semesta yang mengorbit Bima Sakti adalah “setara dengan menemukan sisa-sisa manusia pertama yang menghuni Bumi.”
Temuan kelompok riset itu menunjukkan bahwa galaksi-galaksi termasuk Segue-1, Bootes I, Tucana II, dan Ursa Major I pada kenyataannya adalah beberapa galaksi pertama yang pernah terbentuk, yang diperkirakan berusia lebih dari 13 miliar tahun.
Ketika alam semesta baru berusia sekitar 380.000 tahun, atom pertama segera terbentuk. Ia adalah atom hidrogen, elemen paling sederhana dalam tabel periodik. Atom-atom ini berkumpul menjadi awan dan mulai mendingin secara bertahap dan menetap ke dalam gumpalan kecil atau “halos” materi gelap yang muncul dari Big Bang.
Fase pendinginan ini, yang dikenal sebagai “zaman kegelapan kosmis”, berlangsung sekitar 100 juta tahun. Akhirnya, gas yang mendingin di dalam lingkaran cahaya menjadi tidak stabil dan mulai membentuk bintang — benda-benda ini adalah galaksi pertama yang terbentuk.
Dengan pembentukan galaksi pertama, Semesta pecah menjadi cahaya, menjadikan zaman kegelapan kosmik berakhir.
Sownak Bose, di Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, bekerja dengan Dr. Alis Deason dan Profesor Carlos Frenk di ICC Universitas Durham, mengidentifikasi dua populasi galaksi satelit yang mengorbit Bima Sakti.
Yang pertama adalah populasi yang sangat lemah yang terdiri dari galaksi yang terbentuk selama “zaman kegelapan kosmik”. Yang kedua adalah populasi yang sedikit lebih terang yang terdiri dari galaksi yang terbentuk ratusan juta tahun kemudian, sekali hidrogen yang telah terionisasi oleh radiasi ultraviolet yang dipancarkan oleh bintang-bintang pertama mampu mendinginkannya ke dalam lingkaran materi gelap yang lebih masif.
Hebatnya, tim menemukan bahwa model pembentukan galaksi yang telah mereka kembangkan sebelumnya telah disepakati dengan sempurna dengan data, memungkinkan mereka untuk menyimpulkan waktu pembentukan galaksi satelit .
Temuan mereka dipublikasikan di Astrophysical Journal .
Profesor Carlos Frenk, Direktur Institut Universitas Durham untuk Komputasi Kosmologi, mengatakan: “Menemukan beberapa galaksi pertama yang terbentuk di alam semesta kita yang mengorbit di halaman belakang Bima Sakti sendiri adalah setara astronomi untuk menemukan sisa-sisa manusia pertama yang menghuni Bumi, ini sangat menarik.
“Penemuan kami mendukung model saat ini untuk evolusi alam semesta kita, ‘Lambda-cold-dark-matter model’ di mana partikel dasar yang membentuk materi gelap mendorong evolusi kosmik.”
Radiasi ultraviolet yang intens yang dipancarkan oleh galaksi pertama menghancurkan atom hidrogen yang tersisa dengan ionisasinya (menghancurkan elektron hidrogen), sehingga sulit bagi gas ini untuk mendinginkan dan membentuk bintang baru.
Proses pembentukan galaksi terhenti dan tidak ada galaksi baru yang dapat terbentuk selama miliaran tahun berikutnya atau lebih.
Akhirnya, lingkaran cahaya materi gelap menjadi sangat besar sehingga gas terionisasi pun bisa menjadi dingin. Pembentukan galaksi kembali terjadi, memuncak dalam pembentukan galaksi terang spektakuler salah satunya galaksi Bima Sakti kita.
Dr Sownak Bose, dari ICC mengatakan: “Aspek yang bagus dari pekerjaan ini adalah bahwa hal itu menyoroti komplementaritas antara prediksi model teoritis dan data nyata.
“Satu dekade yang lalu, galaksi yang paling redup di sekitar Bima Sakti akan berada di bawah radar – tidak terdeteksi. Dengan meningkatnya kepekaan sensus galaksi saat ini dan masa depan, seluruh gumpalan terkecil dari galaksi terkecil telah datang ke cahaya, memungkinkan kita untuk uji model teoritis dalam rezim baru. ”
Dr Alis Deason, yang merupakan Peneliti Royal Society University Fellow di ICC, Durham University, mengatakan: “Ini adalah contoh yang bagus tentang bagaimana pengamatan galaksi kerdil terkecil yang berada di Bima Sakti kita dapat digunakan untuk studi tentang awal Alam semesta.”
