Studi gambar yang diambil oleh JWST telah mengarah pada penemuan galaksi di alam semesta awal sekitar satu miliar tahun setelah big bang yang tanda cahayanya dikaitkan dengan gas nebularnya yang lebih terang dari bintang-bintangnya. Sekarang bernama GS-NDG-9422, galaksi tersebut secara kimiawi kompleks dan tidak memiliki bintang Populasi III. Demikian pula, galaksi terjauh JADES-GS-z14-0 yang terbentuk di alam semesta awal sekitar 290 juta tahun setelah Big Bang ditemukan memiliki logam. Sesuai pemahaman saat ini, generasi pertama bintang di alam semesta awal seharusnya adalah bintang Populasi III dengan logam nol. Dalam astronomi, elemen apa pun yang lebih berat dari helium dianggap sebagai logam. Non-logam kimia seperti oksigen, nitrogen, dll. adalah logam dalam konteks kosmologi. Bintang mendapatkan pengayaan logam di setiap generasi setelah peristiwa supernova.
Dengan menggunakan gambar yang diambil oleh instrumen NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) dari teleskop luar angkasa James Webb (JWST), para peneliti telah mengidentifikasi galaksi unik dari alam semesta awal pada pergeseran merah Z= 5.943 yang sesuai dengan sekitar satu miliar tahun setelah big bang. Sekarang diberi nama GS-NDG-9422, galaksi ini mungkin merupakan fase mata rantai yang hilang dari evolusi galaksi antara bintang-bintang pertama di alam semesta dan galaksi-galaksi yang sudah mapan.
Gambar titik samar galaksi GS-NDG-9422 memiliki tanda cahaya yang unik. Sumber cahaya yang terlihat pada gambar tersebut adalah gas panas galaksi. Cahaya tersebut tidak berasal dari bintang-bintangnya.
Tidak seperti bintang-bintang masif di alam semesta lokal kita yang suhunya sekitar 40,000 hingga 50,000 °C, bintang-bintang di galaksi GS-NDG-9422 sangat panas. Mungkin, galaksi ini berada dalam tahap pembentukan bintang di dalam nebula gas padat yang menghasilkan sejumlah besar bintang-bintang masif dan panas ketika cahaya meninggalkan galaksi ini sekitar 12.8 miliar tahun yang lalu untuk mencapai JWST sekarang. Pengamatan ini sesuai dengan model komputer bahwa pemboman konstan gas nebula oleh foton-foton bintang-bintang panas memanaskan gas nebula hingga lebih dari 80,000 °C yang memungkinkannya bersinar lebih terang dalam cahaya inframerah dekat daripada bintang-bintang.
Galaksi yang didominasi oleh cahaya nebula (bukan cahaya bintang) sejalan dengan lingkungan bintang generasi pertama di alam semesta awal. Bintang-bintang di galaksi tersebut adalah bintang Pop. III dengan tingkat metalisitas nol. Namun, yang mengejutkan, galaksi GS-NDG-9422 tidak memiliki bintang Populasi III. Data JWST menunjukkan bahwa GS-NDG-9422 secara kimiawi kompleks.
Kasus galaksi terjauh JADES-GS-z14-0 yang terbentuk di alam semesta awal sekitar 290 juta tahun setelah Big Bang masih lebih membingungkan. Bintang-bintang di galaksi ini seharusnya adalah bintang Pop. III dengan metalisitas nol. Namun, studi tentang sifat inframerah galaksi JADES-GS-z14-0 mengungkap keberadaan oksigen yang berarti pengayaan logam yang menyiratkan beberapa generasi bintang seharusnya telah menyelesaikan siklus hidupnya.
Bintang-bintang pertama di alam semesta memiliki kadar logam nol atau kadar logam yang sangat rendah. Mereka disebut bintang Pop III (atau bintang Populasi III). Bintang dengan kadar logam rendah adalah bintang Pop II. Bintang-bintang muda memiliki kadar logam yang tinggi dan disebut "bintang Pop I" atau bintang logam surya. Dengan kadar logam yang relatif tinggi, yaitu 1.4%, matahari adalah bintang baru. Dalam astronomi, setiap unsur yang lebih berat dari helium dianggap sebagai logam. Unsur-unsur kimia non-logam seperti oksigen, nitrogen, dsb. adalah logam dalam konteks kosmologi. Bintang-bintang mendapatkan pengayaan logam pada setiap generasi setelah peristiwa supernova. Meningkatnya kadar logam pada bintang menunjukkan usia yang lebih muda.
***
Referensi:
- Cameron AJ, et al 2024. Galaksi yang didominasi nebula: wawasan tentang fungsi massa awal bintang pada pergeseran merah tinggi. Diterbitkan: 21 Juni 2024. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 534, Edisi 1, Oktober 2024, Halaman 523–543, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- Berita NASA – Di Galaksi Aneh, Webb NASA Menemukan Potensi Tautan yang Hilang ke Bintang Pertama. Tersedia di https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Prasad U., 2024. Early Universe: The Most Distant Galaxy “JADES-GS-z14-0″ Challenges Galaxy Formation Models. Scientific European. Diterbitkan 12 Agustus 2024. Tersedia di https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
***
