72 Galaksi Baru Dalam Pengamatan MUSE

Para astronom berhasil menemukan 72 galaksi baru yang sangat redup dengan instrumen Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) yang dipasang di Very Large Telescope (VLT) milik ESO di Chile.

Tidak hanya 72 galaksi baru. Pengamatan dengan MUSE juga berhasil mengukur jarak dan menyingkap berbagai parameter lain dari 1600 galaksi yang sangat redup dalam citra HUDF.  Hasil pengamatan MUSE ini membawa agin segar kalau galaksi-galaksi yang sangat redup ini bisa diamati dengan detil dari teleskop landas Bumi.

Pengamatan galaksi-galaksi jauh di rasi Fornax ini merupakan bagian dari Survei MUSE HUDF yang dipimpin Roland Bacon dari Centre de recherche astrophysique de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon), Perancis. Seperti namanya, survei ini memang menggunakan hasil pengamatan Teleskop Hubble untuk diamati kembali lewat pengamatan spektroskopi.

Data yang digunakan oleh time survei adalah hasil pengamatan teleskop Hubble saat melakukan pengamatan galaksi yang memiliki pergeseran merah besar menggunakan Advanced Camera for Surveys (ACS) dan Near Infrared Camera and Multi-object Spectrometer (NICMOS).

Sekilas Tentang HUDF

Tahun 2004, Teleskop Hubble berhasil memotret sekitar 10000 galaksi pada sepetak langit di rasi Fornax, sebuah konstelasi berbentuk oven di dekat Eridanus. Pengamatan dilakukan teleskop Hubble dari 24 September 2003 sampai 16 Januari 200, untuk menelusuri keberadaan galaksi di alam semesta dini, terutama galaksi-galaksi muda yang baru terbentuk pada kisaran 400 – 800 juta tahun ( pergeseran merah antara 7 – 12 ) setelah Dentuman Besar.

Citra yang kemudian dikenal sebagai Hubble Ultra Deep Field itu diambil pada area barat daya Orion yang memiliki kerapatan bintang terang rendah. Ketiadaan bintang terang membantu Teleskop Hubble untuk bisa menangkap lebih banyak obyek jauh yang sangat redup. Hasilnya, Hubble memang berhasil menemukan galaksi – galaksi yang jaraknya luar biasa jauh. Dari perspektif kita, galaksi ini jelas sudah sangat tua karena terbentuk beberapa ratus juta tahun setelah Dentuman Besar. Dari perspektif cahaya yang kita terima, jelas usianya masih muda.

Pada tahun 2012, Hubble eXtreme Deep Field (HXDF) merilis hasil pengamatan dari potongan langit yang lebih kecil lagi dari area di pusat HUDF. Citra itu terdiri dari 5500 galaksi dan yang paling tua adalah galaksi yang terbentuk 13,2 miliar tahun lalu.

Pengamatan MUSE

Kisah kesuksesan Teleskop Hubble dalam memotret potongan langit di rasi Fornax tampaknya menjadi alasan bagi Roland Bacon dan tim untuk menguji kemampuan MUSE dalam pengamatan spektroskopi. Apakah instrumen ini memang bisa menemukan sesuatu yang baru pada potongan langit yang sudah diamati Hubble ataukah sekedar memberi lebih banyak informasi dari hasil spektrum galaksi yang sudah diamati.

Karena itu, tim survei MUSE HUDF melakukan pengamatan selama 137 jam pada tahun 2014 -2015 dan area yang diamati meliputi 90% area pada citra HUDF. Meskipun demikian, fokus pengamatan spektroskopi dilakukan pada potongan langit yang lebih kecil seluas 1,15 arcmin². Hasilnya, para astronom berhasil menemukan 72 galaksi baru yang bahkan belum diamati oleh teleskop Hubble pada area tersebut!

Dari spektrum yang diterima MUSE, para astronom bisa mengkur jarak, warna dan berbagai parameter galaksi lainnya. Kerennya, MUSE bisa mendeteksi galaksi yang 100 kali lebih redup dari survei yang ada sebelumnya. Karena itu para astronom bisa melihat jauh ke kedalaman alam semesta sampai sekitar 13 miliar tahun lalu.

Kemampuan MUSE dalam memroses 400 juta piksel dalam satu waktu serta kemampuannya untuk memisahkan warna dari cahaya yang datang dalam spektrum dengan tingkat ketelitian yang jauh lebih presisi dari spektograf lainnya.

Survei MUSE HUDF ini mengamati galaksi yang luar biasa redup dengan kecerlangan smpai 30 magnitudo. Bintang paling redup yang bisa diamati dengan mata tanpa alat pada kondisi langit yang sangat gelap adalah 6 magnitudo.

Hasil survei ini berhasil mengamati galaksi – galaksi yang tidak mampu dilihat oleh Teleskop Hubble. Ke-72 galaksi tersebut bisa dilihat MUSE karena mereka hanya memancarkan cahaya pada daerah ultraungu yang dikenal sebagai cahaya Lyman-alpha. Pancaran Lyman-alpha ini bisa diamati pada area cahaya tampak dan dekat-inframerah. Tapi, spektrum yang hanya tampak pada Lyman-alpha ini menjadi tanda tanya, karena sampai saat ini, teori pembentukan bintang untuk galaksi yang hanya bersinar terang pada satu panjang gelombang masih belum terpecahkan.

Penemuan lainnya adalah keberadaan halo hidrogen yang terang di sekeliling galaksi-galaksi yang ada di alam semesta dini. Halo tersebut ditemukan berada di sekeliling 193 galaksi yang memancarkan cahaya Lyman-alpha. Penemuan ini sekaligus membuktikan kalau halo ternyata umum ditemukan pada pemcancar Lyman-alpha dengan pergeseran merah yang besar.

Selain itu, para astronom juga meneliti seberapa besar terjadinya penggabungan antar galaksi di masa awal alam semesta. Untuk galaksi dengan pergseran merah yang besar, tingkat penggabungan antar galaksi semakin menurun dibanding galaksi dengan pergeseran mereah yang lebih kecil. Jika dilihat dari massa galaksi, maka galaksi masif akan banyak mengalami pernggabungan pada pergeseran merah kecil (~ z=1,5), dan untuk pergeseran merah z > 3, galaksi yang sangat masif justru tidak banyak bergabung.

Untuk galaksi redup yang diamati, populasinya merupakan bintang muda dengan kandungan unsur berat yang rendah dan debu yang juga sedikit. Selain itu, pergerakan bintang di alam semesta dini dan peran galaksi-galaksi redup saat reionisasi kosmik yang dimulai 380000 tahun setelah Dentuman Besar, juga jadi bagian dari penelitian Roland Bacon dan tim.

Penemuan ini masih merupakan permulaan dari berbagai cerita lain yang bisa disingkapkan dari seluruh galaksi tersebut. Angin galaksi, pembentukan dan evolusinya akan jadi cerita menarik untuk memahami galaksi maupun pembentukan bintang.