Seulas cahaya yang terlihat membentuk lengkungan di bagian tengah foto terbaru Hubble bukanlah gambaran benda langit yang aneh atau noda di lensa teleskop angkasa. Cahaya melengkung itu adalah sebuah galaksi yang berjarak 11 milyar tahun cahaya dari bumi, terdistorsi dan direplikasi oleh gaya gravitasi yang ada di depannya.
Setidaknya terlihat 12 tiruan dari galaksi ini, disebut galaksi PSZ1,G311.65.48 dengan nama lain the Sunburnt Arc– bergerak cepat melintasi langit. Ditemukannya fenomena ini memberi kesempatan para astronom untuk bisa mempelajarinya secara lebih detail.
Gaya gravitasi, adalah energi yang tidak terlihat dan juga misterius, yang diketahui mengikat seluruh isi semesta ini. Semakin besar massa sebuah objek, semakin besar pula gaya gravitasinya. Dan tidak hanya mampu menarik materi yang memiliki fisik, energi gravitasi yang sangat kuat bahkan mampu membelokkan cahaya.
Sebuah objek yang sangat besar dan luas seperti gugusan galaksi, memiliki gaya gravitasi yang sangat besar, mampu membelokkan dan memperbesar cahaya dari objek di belakangnya dalam jarak yang sangat jauh.
Proses ini dikenal dengan pelensaan gravitasi, yang merupakan salah satu prediksi Einstein dalam teori relativitas umum. Galaksi-galaksi yang terbentuk pada awal semesta masih terlihat redup, sehingga akan sulit diamati. Tetapi, efek gravitasi lensa memungkinkan galaksi -galaksi ini terlihat lebih terang dari lebih besar sehingga para astronom dengan mudah bisa mempelajarinya secara detail.
(ESA/NASA)
Dan efek lensa gravitasi ini juga memiliki kemampuan untuk menggandakan penampakan dari obyek-obyek di angkasa, menduplikasikan sebuah galaksi yang berjarak sangat jauh dan hampir tidak terlihat. Dan penampakan itu yang terlihat pada galaksi the Sunburst Arc, sehingga terlihat jauh lebih banyak dari biasanya.
Sebuah gugusan galaksi yang sangat besar dan berjarak 4,6 milyar tahun cahaya dari bumi, mampu membengkokkan dan memecahkan cahaya the Sunburst Arc, menghasilkan efek gravitasi lensa sehingga setidaknya terlihat 12 buah penampakan tiruan dari galaksi ini. Pada foto Hubble, terlihat seperti empat buah lengkungan cahaya, tiga buah dibagian atas sebelah kanan dan satu di bagian bawah sebelah kiri dari foto.
Kekuatan dari efek lensa gravitasi, menjadikan the Sunburst Arc terlihat sebagai kenampakan efek lensa dari galaksi yang paling terang, walaupun berjarak sangat jauh dari bumi. Dan beberapa buah tiruan dari galaksi ini terlihat 10 hingga 30 kali lebih terang dari galaksi itu sendiri. Efek pembesaran akibat gravitasi lensa menyebabkan Hubble mampu menangkap sebuah struktur yang berukuran ‘hanya’ 520 tahun cahaya yang tidak akan mungkin dapat tertangkap tanpa adanya efek tersebut.
Bagi kita, ukuran tersebut sangatlah besar, tetapi dalam skala galaksi, tidaklah seberapa. Kawasan dalam galaksi dimana bintang-bintang terbentuk dan nebula sudah mencakup luas wilayah tersebut. Struktur dengan luas sekecil itu dikategorikan sebagai galaksi yang masih berusia muda, pengamatan atas galaksi ini memungkinkan para astronom untuk bisa mempelajari bagaimana sebuah galaksi berubah seiring berjalannya waktu.
Hasil foto Hubble juga menunjukkan bahwa the Sunburst Arc adalah galaksi yang terbentuk pada awal terbentuknya semesta, diperkirakan terbentuk pada masa reionisasi, sekitar 13,3 hingga 12,8 milyar tahun yang lalu.
Sekitar 300.000 tahun setelah peristiwa dentuman besar (the big bang), alam semesta sangatlah buram, tidak tertembus cahaya dan dipenuhi oleh gas hidrogen netral. Dan kemudian suatu peristiwa terjadi yang menyebabkan gas hidrogen terionisasi, sehingga semesta kemudian terlihat transparan. Atom hidrogen terpisah kembali menjadi proton dan elektron yang prosesnya kemudian dikenal sebagai masa reionisasi (Epoch ionization). Masa ini merentang dari 150 juta hingga 800 juta tahun setelah dentuman besar.
Para astronom memperkirakan radiasi yang berasal dari bintang-bintang dan galaksi awal yang menyebabkan hal itu terjadi, tetapi ada masalah lain; radiasi tingkat tinggi yang mampu mengionisasi hidrogen harus berada di luar galaksi sebelum terserap oleh medium antar bintang tersebut. Dan hanya sedikit galaksi yang pernah ditemukan yang mampu melakukannya.
The Sunburst arc ternyata memiliki kemampuan tersebut. Terpantau pada galaksi tersebut, partikel foton keluar dari celah sempit menuju medium netral antar bintang yang mengandung banyak gas.
Semakin banyak kita mempelajari tentang masa reionisasi, semakin kita tahu bahwa ada banyak faktor yang ikut berkontribusi dalam peristiwa tersebut. Bocornya partikel foton dari the Sunburst Arc mungkin bukanlah menjadi penyebab utama, tetapi bisa menjadi salah satu kontributor yang penting. Dan untuk bisa memahami bagaimana proses ionisasi terjadi dan pembentukan galaksi awal serta evolusinya merupakan tantangan terbesar dalam kosmologi modern.
