BONN – Sebuah penemuan astronomi terbaru telah mengguncang pemahaman kita tentang sejarah awal alam semesta. Tim astronom internasional yang dipimpin oleh peneliti dari Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) di Bonn, Jerman, berhasil mengidentifikasi sebuah protocluster galaksi masif yang sudah memiliki gas super-panas hanya 1,4 miliar tahun setelah Big Bang.
Penemuan ini menantang model evolusi galaksi yang ada saat ini, yang sebelumnya memprediksi bahwa struktur semasif dan sepanas ini membutuhkan waktu miliaran tahun lebih lama untuk terbentuk. Objek yang diberi nama SPT2349-56 ini memberikan bukti langsung bahwa pembentukan galaksi di alam semesta dini jauh lebih kacau, cepat, dan eksplosif daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Penemuan Mengejutkan di Konstelasi Phoenix
Studi yang diterbitkan dalam jurnal bergengsi Nature ini berfokus pada SPT2349-56, sebuah gugus galaksi purba yang terletak di rasi bintang Phoenix selatan. Cahaya dari objek ini menempuh perjalanan selama 12,4 miliar tahun untuk mencapai Bumi, memberikan kita potret masa lalu saat alam semesta baru berusia sekitar sepersepuluh dari usianya saat ini.
Para astronom menggunakan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), teleskop radio terkuat di dunia yang terletak di gurun Atacama, Chili, untuk mengamati debu dan gas dingin di pusat protocluster ini. Hasilnya mengejutkan: mereka menemukan tanda-tanda gas intracluster yang sudah “superheated” atau sangat panas.
“Kami tidak menyangka akan menemukan atmosfer gugus yang begitu panas sepagi ini dalam sejarah kosmik,” ujar Dazhi Zhou, kandidat PhD dari University of British Columbia yang juga penulis utama studi ini. Biasanya, atmosfer panas seperti ini baru terbentuk setelah gugus galaksi matang selama miliaran tahun.
Mengapa Ini Penting?
Dalam model kosmologi standar, galaksi terbentuk secara bertahap. Gas dingin perlahan-lahan runtuh membentuk bintang, kemudian galaksi-galaksi kecil bergabung membentuk galaksi besar, dan akhirnya berkumpul menjadi gugus (cluster). Proses pemanasan gas di antara galaksi-galaksi ini (intracluster medium) dianggap berjalan lambat seiring dengan jatuhnya materi ke dalam sumur gravitasi gugus tersebut.
Namun, SPT2349-56 menunjukkan skenario yang berbeda. Di sini, para astronom melihat sebuah wilayah yang sangat padat—hanya sekitar tiga kali ukuran Bima Sakti kita—namun disesaki oleh lebih dari 30 galaksi “starburst” (pembentuk bintang cepat) dan beberapa lubang hitam supermasif yang sedang tumbuh pesat.
“Pengukuran kami menunjukkan atmosfer gugus yang sangat panas hanya 1,4 miliar tahun setelah Big Bang, pada saat di mana kami berpikir gas intracluster seharusnya masih relatif dingin,” jelas Profesor Scott Chapman dari Dalhousie University. “Ini menunjukkan bahwa kelahiran gugus masif bisa jauh lebih kejam dan efisien dalam memanaskan gas daripada yang diasumsikan model kami.”
Mekanisme Pemanasan yang Eksplosif
Lantas, apa yang membuat gas ini begitu panas begitu cepat? Tim peneliti mengajukan hipotesis bahwa aktivitas ekstrem dari lubang hitam supermasif (quasar) dan ledakan pembentukan bintang (starburst) di dalam galaksi-galaksi anggota gugus inilah yang menjadi penyebabnya.
Dalam lingkungan yang begitu padat, interaksi antar-galaksi terjadi terus-menerus. Tabrakan antar-galaksi memicu pembentukan bintang besar-besaran, yang kemudian meledak sebagai supernova. Bersamaan dengan itu, materi yang jatuh ke lubang hitam di pusat galaksi memicu semburan jet energi tinggi (radio jets). Kombinasi dari “angin” galaksi ini menyuntikkan energi luar biasa besar ke gas di sekitarnya, memanaskannya hingga jutaan derajat dalam waktu singkat.
Temuan ini membantu menjelaskan misteri lain dalam astronomi: keberadaan “galaksi elips merah mati” (massive quiescent galaxies) di alam semesta dini. Galaksi-galaksi raksasa ini sudah berhenti membentuk bintang sangat awal. Dengan adanya bukti pemanasan gas yang ekstrem di SPT2349-56, para astronom kini memiliki mekanisme yang masuk akal: gas panas tidak bisa runtuh untuk membentuk bintang baru, sehingga galaksi-galaksi di lingkungan ekstrem ini “mati” lebih cepat dan berubah menjadi galaksi elips raksasa.
Masa Depan Studi Kosmologi
Penemuan ini menjadi bukti bahwa instrumen modern seperti ALMA memungkinkan kita untuk tidak hanya melihat kapan* galaksi terbentuk, tapi *bagaimana proses fisikanya berlangsung. SPT2349-56 kini menjadi laboratorium alam yang sempurna untuk mempelajari kondisi ekstrem alam semesta dini.
“SPT2349-56 mengubah segala sesuatu yang kami pikir kami pahami,” tambah Chapman. Ini memaksa para teoritis untuk merevisi simulasi komputer mereka tentang pembentukan struktur alam semesta, memasukkan umpan balik (feedback) yang jauh lebih kuat dari lubang hitam dan bintang di masa-masa awal.
Seiring dengan beroperasinya teleskop-teleskop baru seperti James Webb Space Telescope (JWST)* dan *Extremely Large Telescope (ELT) di masa depan, kita mungkin akan menemukan lebih banyak lagi “monster” kosmik seperti ini yang bersembunyi di tepian waktu, menunggu untuk menceritakan kisah asal-usul kita.
—
Sumber Referensi:
1. Nature: Sunyaev-Zeldovich detection of hot intracluster gas at redshift 4.3
2. Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR)
3. ALMA Observatory News
4. Sci.News: ALMA Detects Superheated Intracluster Gas
