Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) telah menemukan galaksi yang seharusnya tidak ada—setidaknya, belum ada. Jauh di alam semesta awal, para astronom telah mengidentifikasi sebuah galaksi masif yang tampak kuno dan tidak memiliki rotasi teratur seperti yang terlihat pada sebagian besar struktur kosmik pada masanya. Penemuan ini menantang pemahaman kita tentang bagaimana galaksi berevolusi, dan menunjukkan bahwa beberapa sistem kosmik berkembang jauh lebih cepat dari perkiraan teori saat ini.
Penemuan Tak Terduga
Di alam semesta modern, galaksi umumnya terbagi dalam dua kategori: rotator cepat, yang berputar seperti kincir (seperti Bima Sakti), dan rotator lambat, tempat bintang bergerak ke arah yang kacau dan acak. Rotator lambat biasanya merupakan produk tahap akhir evolusi galaksi. Mereka terbentuk setelah miliaran tahun penggabungan dan interaksi gravitasi, biasanya hanya muncul di gugus galaksi lokal yang sudah matang.
Namun pengamatan JWST telah mengungkapkan XMM-VID1-2075, sebuah galaksi masif yang terletak pada pergeseran merah z = 3,449. Artinya, kita melihat alam semesta ada sekitar 12 miliar tahun yang lalu, ketika alam semesta berusia kurang dari 2 miliar tahun.
Meskipun masih muda, XMM-VID1-2075 menunjukkan karakteristik “rotator lambat”:
* Ini menunjukkan tidak ada rotasi keseluruhan yang signifikan.
* Bintang-bintangnya memperlihatkan gerakan yang kacau dan acak.
* Ia telah berhenti membentuk bintang-bintang baru, yang menunjukkan bahwa ia sudah “mati” atau padam.
“Hal ini hanya terlihat di galaksi-galaksi paling masif dan matang yang letaknya lebih dekat dengan kita dalam ruang dan waktu,” kata Dr. Ben Forrest dari Universitas California, Davis. “Khususnya yang ini tidak menunjukkan bukti rotasi apa pun, yang mengejutkan dan sangat menarik.”
Mengapa Ini Penting
Model kosmologi standar menunjukkan bahwa galaksi memperoleh momentum sudut dari masuknya gas dan gravitasi saat terbentuk, sehingga menyebabkannya berputar. Untuk menjadi rotasi yang lambat, sebuah galaksi biasanya perlu mengalami beberapa penggabungan selama miliaran tahun. Tabrakan ini mengacaukan rotasi yang teratur dan mengubahnya menjadi gerakan bintang yang kacau.
Menemukan galaksi dengan struktur kacau pada awal sejarah kosmik menimbulkan pertanyaan kritis: Bagaimana galaksi tersebut mencapai kondisi matang begitu cepat?
Penemuan ini menyiratkan bahwa garis waktu evolusi galaksi mungkin terkompresi di lingkungan tertentu, atau mekanisme alternatif untuk menciptakan kekacauan sedang bekerja. Hal ini menunjukkan bahwa alam semesta awal mampu menghasilkan sistem yang kompleks dan panas secara dinamis jauh lebih awal dari perkiraan sebelumnya.
Tabrakan Tunggal?
Forrest dan timnya, yang merupakan bagian dari survei MAGAZ3NE (Galaksi Kuno Masif di z >3 NEar-Inframerah), menggunakan kemampuan resolusi tinggi JWST untuk menganalisis kinematika internal XMM-VID1-2075 dan dua galaksi serupa. Meskipun salah satu galaksi pembanding berotasi secara normal dan galaksi lainnya “berantakan”, XMM-VID1-2075 menonjol sebagai galaksi yang benar-benar berputar lambat.
Tim ini mengusulkan mekanisme spesifik untuk transformasi cepat ini: satu tabrakan besar dibandingkan serangkaian merger kecil.
- Hipotesis: Dua galaksi bertabrakan sambil berputar hampir berlawanan arah.
- Hasilnya: Momenta sudut yang berlawanan membatalkan satu sama lain, sehingga menciptakan sistem dengan gerakan acak yang tinggi tetapi rotasi netto yang kecil.
- Bukti: JWST mendeteksi kelebihan cahaya dalam jumlah besar di sisi galaksi, yang menunjukkan adanya interaksi baru-baru ini dengan objek lain yang mengganggu dinamikanya.
Mendorong Batasan Observasi
Mempelajari pergerakan internal galaksi jauh secara historis hampir mustahil dilakukan. Dari observatorium berbasis Bumi seperti W.M. Observatorium Keck, objek-objek alam semesta awal ini tampak terlalu kecil dan redup untuk dapat dilihat secara detail. Pengamatan sebelumnya mengkonfirmasi massa XMM-VID1-2075—beberapa kali lipat massa Bima Sakti —tetapi tidak dapat menentukan status rotasinya.
Sensitivitas dan resolusi inframerah JWST telah mengubah keadaan. Forrest, meskipun studi kinematik semacam ini rutin dilakukan pada galaksi-galaksi terdekat, kini studi tersebut dapat dilakukan untuk target pergeseran merah tinggi, sehingga memungkinkan para astronom menyelidiki sejarah dinamis struktur pertama alam semesta.
Kesimpulan
Penemuan XMM-VID1-2075 memaksa evaluasi ulang garis waktu pembentukan galaksi. Hal ini menunjukkan bahwa galaksi-galaksi masif bisa mencapai keadaan padam dan kacau dalam miliar tahun pertama alam semesta, kemungkinan besar disebabkan oleh tabrakan tunggal yang hebat dan bukannya evolusi bertahap. Temuan ini, yang dipublikasikan di Nature Astronomy, menyoroti peran JWST dalam mengungkap kompleksitas tak terduga dari alam semesta awal.
