Pasangan Kuasar Jauh di Era Fajar Kosmik

Para astronom menemukan kuasar ganda ketika alam semesta masih sangat muda dan jadi pasangan pertama yang ditemukan dari era fajar kosmik.

Galaksi di Awal Alam Semesta

Ketika alam semesta baru terbentuk setelah era Dentuman Besar, alam semesta belum berukuran seperti sekarang. Saat baru terbentuk, ukuran alam semesta itu masih sangat kecil dan kemudian mengembang secara eksponensial saat era inflasi dengan kecepatan pengembangannya kurang dari satu detik. Dalam waktu 10^-32 detik, alam semesta mengembang 10²⁶ kali lipat dan volumenya bertambah 10⁷⁸ kali lipat!

Meskipun demikian, ukuran alam semesta setelah inflasi pun masih belum seperti saat ini. Akibatnya, galaksi-galaksi awal yang terbentuk ketika alam semesta masih sangat muda akan berinteraksi satu sama lainnya. Interaksi antar galaksi ini pada akhirnya menghasilkan penggabungan galaksi-galaksi di awal alam semesta. 

Apa yang diharapkan ketika galaksi bergabung? Bukan saja dua galaksi jadi satu galaksi baru, tapi dua lubang hitam supermasif pun akan bergabung. Peristiwa ini tak pelak memicu terbentuknya kuasar yang sangat terang ketika gas dan debu jatuh ke dalam lubang hitam supermasif dan memancarkan cahaya yang sangat terang. 

Jika ini terjadi, maka seharusnya para astronom bisa menemukan pasangan kuasar jarak dekat ketika dua galaksi dalam proses bergabung dalam jumlah yang cukup banyak saat awal alam semesta. Tapi, kenyataannya, para astronom belum menemukan jejak keberadaan pasangan kuasar tersebut. Baru kali inilah pasangan kuasar di awal alam semesta berhasil ditemukan. 

Kuasar Ganda di era Fajar Kosmik

Para astronom menemukan pasangan kuasar yang sedang dalam proses bergabung pada jarak 12,8 miliar tahun cahaya. Atau lebih tepatnya, pasangan kuasar ini ditemukan ketika alam semesta baru berusia 900 juta tahun setelah Dentuman Besar. 

Tak pelak, pasangan kuasar ini jadi pemegang rekor pasangan kuasar terjauh yang sedang dalam proses merger sekaligus pasangan kuasar pertama yang berhasil dikonfirmasi keberadaannya pada era Fajar Kosmik. 

Era Fajar Kosmik. Masa ketika alam semesta masih bayi merupakan bayi kosmik dan baru berusia antara 50 juta tahun sampai satu miliar tahun setelah Dentuman Besar. Pada masa inilah bintang-bintang pertama dan galaksi pertama terbentuk dan jadi penghuni pertama yang menerangi alam semesta nan gelap. Mirip seperti bayi kosmik yang sedang belajar melangkah. 

Kehadiran bintang dan galaksi pertama ini jugalah yang jadi pemicu era baru dalam pembentukan alam semesta yang kita kenal sebagai Zaman Reionisasi

Era Reionisasi berlangsung dalam era Fajar Kosmik ketika alam semesta berusia 400 juta tahun setelah Dentuman Besar. Era ini merupakan masa transisi dan perubahan besar dari alam semesta yang gelap, dingin, dan netral, ke kondisi yang panas dan terionisasi akibat kehadiran bintang-bintang dan galaksi pertama. Pada zaman reionisasi inilah cahaya ultraviolet dari bintang-bintang, galaksi, dan kuasar menyebar ke seluruh alam semesta dan berinteraksi dengan medium antarbintang dan pada akhirnya melepas elektron dari atom hidrogen purba dalam proses yang kita kenal sebagai ionisasi. 

Tak pelak, Era Reionisasi menjadi era kritis dalam sejarah alam semesta yang menandai berakhirnya zaman Kegelapan Kosmik sekaligus awal kelahiran struktur-struktur besar di alam semesta yang teramati saat ini.

Kuasar dalam Era Reionisasi

Keberadaan kuasar di awal alam semesta ternyata punya peran yang penting. Karena kuasar yang terbentuk pada Era Reionisasi bisa memberi informasi terkait asal usul dan kemajuan Era Reionisasi, pembentukan lubang hitam supermasif dalam Era Fajar Kosmik, dan evolusi awal galaksi yang jadi tuan rumah kuasar. 

Sampai saat ini, para astronom berhasil menemukan 300 kuasar yang ada pada Era Reionisasi. Akan tetapi, tak satupun yang ditemukan sebagai pasangan. Hasil tinjau ulang kandidat kuasar dalam citra yang diambil Kamera Hyper Suprime pada Teleskop Subaru memperlihatkan dua sumber cahaya merah yang mirip dan berada sangat dekat. 

Untuk mengetahui apakah pasangan ini merupakan pasangan kuasar, para astronom melakukan pengamatan spektroskopi dengan Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) yang dipasang di Teleskop Subaru dan Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS) pada Teleskop Gemini Utara. 

Pengamatan lanjutan ini perlu dilakukan untuk mengonfirmasi sumber cahaya merah tersebut karena cahaya kandidat kuasar jauh bisa terkontaminasi oleh berbagai sumber seperti bintang latar depan dan galaksi, atau juga efek lensa gravitasi. 

Spektrum yang dihasilkan GNIRS menjadi kunci penting untuk memahami karakter dan sifat pasangan kuasar dan galaksi tuan rumahnya. Hasilnya, para astronom memperoleh informasi kalau pasangan kuasar jauh ini terlalu redup untuk dideteksi pada cahaya inframerah-dekat oleh teleskop terbesar landas Bumi.

Dari data spektrum inilah para astronom menduga kalau sebagian cahaya yang diterima pada panjang gelombang optik bukan datang dari kuasar melainkan dari bintang-bintang yang sedang terbentuk dalam galaksi tuan rumah. Selain itu, lubang hitam supermasif di pusat kedua galaksi juga sangat masif yakni 100 juta massa Matahari!

Satu bukti lain yang menarik dan tentu saja krusial, para astronom melihat keberadaan jembatan gas yang merentang di antara kedua kuasar. Jembatan gas ini menjadi petunjuk penting kalau kedua galaksi sedang dalam proses bergabung. Pasangan kuasar ini jadi pasangan pertama yang ditemukan sedang dalam proses merger atau bergabung. Dari objek-objek jauh seperti kuasar yang terbentuk pada Era Reionisasi, para astronom bisa mempelajari proses reionisasi dan pembentukan objek-objek pertama di Alam Semesta. 

Fakta Keren

Era Reionisasi merupakan era penghubung antara pembentukan awal struktur kosmik dengan Alam Semesta kompleks yang teramati miliaran tahun kemudian.