Para astronom menggunakan cahaya dari quasar untuk mempelajari gas purba - seperti beberapa saat setelah Big Bang.
Para astronom telah mendeteksi dua rumpun gas primordial di ruang angkasa - sejak awal waktu - menggunakan teleskop 10 meter di Observatorium W. M. Keck. Awan gas terlalu tersebar untuk membentuk bintang dan hampir tidak menunjukkan tanda mengandung "logam", yang berarti unsur apa pun lebih berat dari hidrogen dan helium - dua unsur paling sederhana dan paling ringan di alam semesta.
Satu-satunya unsur yang terdeteksi oleh para astronom di awan adalah hidrogen dan isotopnya yang lebih berat, deuterium. Kurangnya logam sangat menunjukkan bahwa gas adalah reservoir dari bahan murni yang tersisa dari Big Bang.
Simulasi komputer dari wilayah berserabut yang mengelilingi galaksi - tempat di mana dua awan gas murni itu bisa tinggal. Kredit Gambar: Ceverino, Dekel & Primack
Sebuah makalah oleh Astronomer Xavier Prochaska, dari University of California Observatory-Lick Observatory, UC-Santa Cruz, dan timnya muncul online 20 November 2011, di Science Express.
Karena bintang-bintang memadukan atom untuk membuat unsur-unsur yang lebih berat, gas-gas yang baru ditemukan ini tidak pernah terlibat dalam pembuatan bintang dalam dua miliar tahun antara Big Bang dan penemuan mereka. Dengan kata lain, mereka adalah gas sisa yang tidak berubah sejak diciptakan dalam beberapa menit pertama setelah Big Bang.
Prochaska berkata:
Terlepas dari upaya selama puluhan tahun untuk menemukan sesuatu yang bebas logam di alam semesta, alam sebelumnya telah menetapkan batas pengayaan tidak kurang dari seperseribu yang ditemukan di matahari. Awan-awan ini setidaknya 10 kali lebih rendah dari batas itu dan merupakan gas paling murni yang ditemukan di alam semesta kita.
Simulasi komputer lain menunjukkan wilayah berfilamen di mana gas murni bisa berada. Kredit Gambar: Ceverino, Dekel & Primack
Rekan penulis Michele Fumagalli mengatakan:
Kami telah mencari dengan cermat oksigen, karbon, nitrogen, dan silikon - hal-hal yang ditemukan di Bumi dan matahari secara melimpah. Kami tidak menemukan jejak apa pun selain hidrogen dan deuterium.
Prochaska menjelaskan bagaimana mereka dapat mendeteksi gas gelap, dingin, difus sekitar 12 miliar tahun cahaya:
Dalam hal ini kita sebenarnya harus melakukan sedikit trik. Kami mempelajari gas dalam siluet.
Cahaya dari quasar yang lebih jauh bersinar melalui gas. Unsur-unsur dalam gas menyerap panjang gelombang cahaya yang sangat spesifik, yang hanya dapat ditemukan dengan memecah cahaya menjadi spektra yang sangat rinci untuk mengungkapkan garis-garis gelap dari cahaya yang hilang.
Fumagalli menggambarkannya dengan cara lain:
Semua analisis adalah pada cahaya yang kita tidak dapatkan. Tetapi tanda-tanda absorpsi hidrogen sudah jelas, jadi tidak ada keraguan ada banyak gas di sana.
Gumpalan gas murni adalah berita baik bagi para astronom karena mereka mengkonfirmasi teori tentang apa elemen pertama itu dan bagaimana mereka diciptakan dalam Big Bang. Hidrogen, helium, litium, dan boron adalah unsur paling ringan pada tabel unsur periodik, dan semuanya diciptakan untuk pertama kalinya dalam apa yang disebut Big Bang nucleosynthesis (BBN).
Rekan penulis John O'Meara dari Saint Michael's College di Vermont mengatakan:
Teori itu telah diuji dengan sangat baik di Keck sehubungan dengan hidrogen dan isotop deuteriumnya. Salah satu teka-teki dari pekerjaan sebelumnya, bagaimanapun, adalah bahwa gas juga menunjukkan sedikitnya jejak jumlah oksigen dan karbon. Awan yang kami temukan adalah yang pertama yang cocok dengan prediksi penuh BBN.
Penemuan ini juga mengungkapkan betapa berbedanya alam semesta awal dari hari ini - di mana sangat sulit untuk menemukan tempat tanpa beberapa "logam" yang disebabkan oleh generasi reaktor fusi pembentuk elemen, alias bintang.
Intinya: Xavier Prochaska, dari Observatory Lick University of California, UC-Santa Cruz, dan timnya telah menemukan dua rumpun gas primordial dari Big Bang, menggunakan teleskop 10 meter di Observatorium W. M. Keck. Gas tidak mengandung unsur yang lebih berat dari hidrogen dan helium, artinya gas tersebut tidak pernah terlibat dengan pembentukan bintang. Makalah mereka muncul online 20 November 2011, di Science Express.