Memenuhi janjinya untuk mengubah pemahaman kita tentang alam semesta awal, Teleskop Luar Angkasa James Webb sedang menjelajahi galaksi menjelang fajar waktu. Salah satu galaksi tersebut adalah galaksi yang sangat terang GN-z11, yang ada ketika alam semesta hanya sebagian kecil dari usianya saat ini. Ini adalah salah satu galaksi terkecil dan terjauh yang pernah diamati, dan juga salah satu yang paling misterius. Mengapa begitu terang? Sepertinya Webb menemukan jawabannya.

Para ilmuwan yang menggunakan Webb untuk mempelajari GN-z11 juga telah menemukan beberapa bukti menarik mengenai bintang-bintang Grup III yang terletak di pinggiran galaksi terpencil ini. Bintang-bintang yang sulit ditangkap ini – yang pertama membawa cahaya ke alam semesta – murni terbuat dari hidrogen dan helium. Belum ada penemuan pasti mengenai bintang-bintang semacam itu, namun para ilmuwan tahu bahwa bintang-bintang tersebut pasti ada. Dan sekarang, dengan adanya Webb, penemuan mereka tampaknya semakin dekat dari sebelumnya.

Gambar yang diambil dengan instrumen NIRCam (Kamera Inframerah Dekat) Webb ini menunjukkan bagian dari bidang galaksi GOODS-Utara. Di kanan bawah, awan menyoroti galaksi GN-z11, yang terlihat sekitar 430 juta tahun setelah big bang. Gambar tersebut menunjukkan komponen yang diperluas, melacak galaksi induk GN-z11, dan sumber pusat yang warnanya cocok dengan piringan akresi yang mengelilingi lubang hitam. Kredit gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Takela (Cambridge), Marcia Ricci (Universitas Arizona), Daniel Eisenstein (CfA)

Webb mengungkap rahasia salah satu galaksi terjauh yang pernah ada

Melihat secara mendalam ruang dan waktu, menggunakan dua tim NASATeleskop Luar Angkasa James Webb mempelajari galaksi GN-z11 yang sangat terang, yang ada ketika alam semesta berusia 13,8 miliar tahun baru berusia sekitar 430 juta tahun.

Awalnya ditemukan menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA, galaksi ini adalah salah satu galaksi terkecil dan terjauh yang pernah diamati, dan sangat terang sehingga menantang para ilmuwan untuk memahami alasannya. Kini, GN-z11 mengungkap beberapa rahasianya.

Lubang hitam terkuat ini merupakan yang terjauh yang pernah ditemukan

Sebuah tim yang mempelajari GN-z11 dengan Webb telah menemukan bukti jelas pertama bahwa galaksi tersebut memiliki galaksi pusat yang sangat besar. Lubang hitam Ini adalah akumulasi materi yang cepat. Penemuan mereka menjadikan lubang hitam supermasif aktif terjauh yang pernah diamati.

“Kami menemukan gas yang sangat padat yang umum terjadi di sekitar lubang hitam supermasif yang menghasilkan gas,” jelas peneliti utama Roberto Maiolino dari Laboratorium Cavendish dan Institut Kosmologi Kavli di Universitas Cambridge di Inggris. “Ini adalah bukti nyata pertama bahwa GN-z11 menampung lubang hitam yang melahap materi.”

Dengan menggunakan Webb, tim juga menemukan indikasi keberadaan unsur kimia terionisasi yang biasanya diamati di dekat lubang hitam supermasif yang bertambah. Selain itu, mereka menemukan angin yang sangat kencang yang dikeluarkan dari galaksi. Angin berkecepatan tinggi ini biasanya didorong oleh proses yang terkait dengan pertambahan lubang hitam supermasif secara agresif.

“Webcam NIRCam (kamera inframerah dekat) mengungkapkan komponen yang diperluas, melacak galaksi induknya, dan sumber pusat kompak yang warnanya cocok dengan warna piringan akresi yang mengelilingi lubang hitam,” kata penyelidik Hannah Opler, juga dari tim peneliti. Laboratorium Cavendish dan Institut Kavli.

Bersama-sama, bukti ini menunjukkan bahwa GN-z11 menampung lubang hitam supermasif bermassa 2 juta matahari dalam fase konsumsi materi yang sangat aktif, itulah sebabnya ia sangat terang.

Massa asli gas di halo GN-z11 membangkitkan rasa penasaran para peneliti

Tim kedua, juga dipimpin oleh Maiolino, menggunakan instrumen NIRSpec (spektrometer inframerah dekat) Webb untuk menemukan gumpalan gas helium di mahkota di sekitar GN-z11.

“Fakta bahwa kita tidak melihat apapun selain helium menunjukkan bahwa massa ini pasti cukup murni,” kata Maiolino. “Ini adalah sesuatu yang diharapkan oleh teori dan simulasi di sekitar galaksi-galaksi masif pada zaman ini – bahwa seharusnya ada kantong-kantong gas murni yang tersisa di lingkaran cahaya, dan kantong-kantong ini mungkin runtuh dan membentuk gugus bintang Grup III.”

Menemukan bintang-bintang Grup III yang belum pernah dilihat sebelumnya – bintang generasi pertama yang hampir seluruhnya terbentuk dari hidrogen dan helium – adalah salah satu tujuan terpenting astrofisika modern. Bintang-bintang ini diperkirakan berukuran sangat besar, sangat terang, dan sangat panas. Ciri khas mereka yang diharapkan adalah adanya helium terionisasi dan tidak adanya unsur kimia yang lebih berat dari helium.

Pembentukan bintang dan galaksi pertama mewakili transisi mendasar dalam sejarah kosmik, seiring dengan evolusi alam semesta dari keadaan gelap dan relatif sederhana ke lingkungan yang sangat terorganisir dan kompleks seperti yang kita lihat saat ini.

Dalam pengamatan Webb di masa depan, Maiolino, Opler dan tim mereka akan mengeksplorasi GN-z11 lebih mendalam, dan berharap dapat memperkuat kasus bintang-bintang kelompok ketiga yang mungkin terbentuk di lingkaran cahayanya.

itu riset Blok gas asli di Halo GN-z11 telah diterima untuk dipublikasikan oleh Astronomi dan astrofisika. Hasil studi lubang hitam GN-z11 dipublikasikan di jurnal alam Pada 17 Januari 2024. Data tersebut diperoleh sebagai bagian dari Advanced Deep Extragalactic Survey (JWST) (Giok), proyek gabungan antara tim NIRCam dan NIRSpec.

Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium sains luar angkasa terkemuka di dunia. Webb memecahkan misteri tata surya kita, melihat melampaui dunia jauh di sekitar bintang lain, dan mengeksplorasi struktur misterius dan asal usul alam semesta serta tempat kita di dalamnya. WEB merupakan program internasional yang dipimpin oleh NASA bersama mitranya Badan Antariksa Eropa (ESA).Badan Antariksa Eropa) dan Badan Antariksa Kanada.