Penemuan Oksigen di Galaksi Purba

Para astronom menemukan oksigen di galaksi terjauh yang di Alam Semesta. Pertanyaan yang muncul: Seberapa cepat atau awal galaksi-galaksi pertama terbentuk?

Dua tim astronom mendeteksi oksigen pada galaksi JADES-GS-z14-0 dengan teleskop radio ALMA di gurun Atacama, Chili. JADES-GS-z14-0 merupakan galaksi terjauh yang ditemukan oleh Teleskop Antariksa James Web tahun lalu. Galaksi ini ditemukan saat Alam Semesta baru berusia kurang dari 300 juta tahun, sekitar 2% dari usianya saat ini. Itu artinya, cahaya yang datang dari galaksi JADES-GS-z14-0 mengembara di ruang angkasa selama 13,4 miliar tahun. Dari perspektif pengamat, galaksi ini termasuk galaksi purba. Tapi, saat cahaya meninggalkan JADES-GS-z14-0, usia galaksi tersebut masih termasuk muda. 

Dan penemuan oksigen di galaksi ini tak pelak mengejutkan para astronom. Seperti menemukan anak remaja di lokasi di mana seharusnya hanya ada bayi.

Evolusi Galaksi

Jadi, galaksi JADES-GS-z14-0 terbentuk sangat cepat dan mengalami pendewasaan dini. Singkatnya evolusi galaksi JADES-GS-z14-0 berlangsung sangat cepat, jauh lebih cepat dari prediksi . 

Evolusi galaksi biasanya dimulai dari pembentukan galaksi dengan penghuni bintang-bintang muda, yang masih didominasi hidrogen dan helium. Bintang-bintang muda ini mengubah hidrogen jadi helium lewat reaksi pembakaran nuklir di dalam bintang. Setelah hidrogen habis, maka helium pun mulai diubah jadi unsur berat seperti karbon, besi, oksigen.

Jika para astronom bisa mendeteksi oksigen pada sebuah galaksi, maka itu artinya bintang-bintang sudah mati dalam ledakan supernova yang menghamburkan unsur-unsur berat di dalam bintang. 

Berdasarkan teori, bintang pertama di Alam Semesta terbentuk sekitar 100-200 juta tahun setelah Dentuman Besar. Bintang-bintang pertama ini memang akan cepat berevolusi dan meledak menyebarkan unsur-unsur berat seperti oksigen, karbon, dan besi ke lingkungan sekitarnya. Materi inilah yang kemudian membentuk bintang generasi berikutnya dan mengawali pembentukan galaksi-galaksi pertama di Alam Semesta. Para astronom memperkirakan galaksi bisa mencapai tahap ini dalam kisaran 500 juta tahun.

Tapi, kenyataan berkata lain.

Oksigen & Implikasinya

Para astronom menemukan oksigen di galaksi yang sudah terbentuk ketika usia alam semesta kurang dari 300 juta tahun. 

Seharusnya, galaksi JADES-GS-z14-0 masih terlalu muda untuk diisi oleh elemen berat. Seharusnya bintang-bintangnya masih sibuk membakar hidrogen jadi helium. Melewati usia dewasa sebelum menua dan membakar helium jadi unsur berat. Dan bahkan seharusnya, masih butuh waktu sampai helium habis sampai saat bintang meledak dan menghamburkan materinya ke ruang antarbintang.

Tapi hasil pengamatan ALMA memperlihatkan bukan saja keberadaan oksigen, tapi kelimpahan unsur berat di galaksi JADES-GS-z14-0 juga 10 kali lebih banyak dari perkiraan sebelumnya. 

Dengan demikian, bisa kita simpulkan kalau pembentukan galaksi di awal alam semesta terjadi lebih cepat dari dugaan sebelumnya. Galaksi JADES-GS-z14-0 sudah mengalami pendewasaan dini ketika alam semesta masih bayi. 

Pertanyaannya, kapan dan bagaimana galaksi terbentuk?

Jarak 

Dari pendeteksian oksigen, para astronom bisa mengasah pengukuran jarak JADES-GS-z14-0 jadi lebih akurat dengan ketidakpastian hanya 0,005%! Tingkat akurasinya setara dengan kesalahan 5 cm dalam jarak 1 km. Ini tentu saja membantu para astronom memahami lebih dalam sifat galaksi jauh.

Hasil deteksi oksigen yang demikian jelas di JADES-GS-z14-0 menjadi  petunjuk penting bahwa galaksi bisa terbentuk jauh lebih awal setelah Dentuman Besar dari perkiraan sebelumnya. 

Penemuan ini juga memperlihatkan sinergi antara ALMA dan Teleskop Webb dalam mengungkap pembentukan dan evolusi galaksi-galaksi pertama di Alam Semesta. JWST memang menemukan galaksi JADES-GS-z14-0. Namun, ALMA berperan penting untuk menentukan jaraknya dengan presisi.