Para astronom berpikir galaksi ke-1 akan kecil. Sekarang mereka telah melihat 2 galaksi raksasa dari saat alam semesta hanya 5% dari usia saat ini.
Lihat lebih besar. | Konsep artis tentang SPT0311-58, sepasang galaksi masif di jagat awal. Para peneliti mengatakan galaksi di era ini "lebih berantakan" daripada yang kita lihat di alam semesta terdekat. Bentuk mereka yang lebih campur aduk adalah karena simpanan gas yang sangat besar menghujani mereka dan interaksi mereka yang berkelanjutan dan merger dengan tetangga mereka. Gambar melalui NRAO / AUI / NSF; D. Berry.
Tata surya kita - matahari kita dan keluarga planet - diperkirakan dibangun dari gumpalan benda antariksa yang saling menempel. Demikian juga, para astronom mengharapkan galaksi pertama - galaksi yang terbentuk tak lama setelah Big Bang - menyerupai galaksi kerdil kecil yang kita lihat hari ini, sehingga mereka berfungsi sebagai blok bangunan untuk galaksi yang lebih besar yang datang kemudian. Dan alam mengejutkan kami dengan mengungkapkan contoh masif, galaksi yang dipenuhi bintang terlihat ketika kosmos berumur kurang dari satu miliar tahun. Sekarang, pengamatan baru dengan Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) di Chile telah mengungkapkan dua galaksi raksasa yang terlihat lebih jauh lagi, dan lebih lama lagi, ketika alam semesta baru berusia 780 juta tahun, atau sekitar 5 persen usia saat ini. Galaksi raksasa awal ini - yang secara kolektif dikenal sebagai SPT0311-58 - tampak bersarang di dalam halo materi gelap yang bahkan lebih masif, yang mengandung beberapa triliun kali massa matahari kita.
Para peneliti melaporkan temuan mereka dalam jurnal peer-review Alam pada 6 Desember 2017.
Mereka mengatakan kedua galaksi raksasa awal ini saling berdekatan, kurang dari jarak dari Bumi ke pusat galaksi Bima Sakti kita. Itu sebabnya, menurut mereka, galaksi akan segera bergabung membentuk galaksi terbesar yang pernah diamati pada periode itu dalam sejarah kosmik. Dan Marrone, profesor astronomi di University of Arizona di Tucson dan penulis utama di kertas, mengatakan dalam sebuah pernyataan:
Dengan pengamatan ALMA yang luar biasa ini, para astronom melihat galaksi paling masif yang dikenal dalam miliaran tahun pertama alam semesta dalam proses perakitannya sendiri.
Gambar komposit yang menunjukkan data ALMA (merah) dari dua galaksi SPT0311-58. Galaksi-galaksi ini ditampilkan di atas latar belakang dari Teleskop Luar Angkasa Hubble (biru dan hijau). Data ALMA menunjukkan cahaya dua galaksi yang berdebu. Gambar galaksi di sebelah kanan terdistorsi oleh pelensaan gravitasi. Galaksi pelapis latar depan yang lebih dekat adalah objek hijau antara dua galaksi yang dicitrakan oleh ALMA. Gambar melalui ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Marrone, et al .; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF); NASA / ESA Hubble.
Terletak di gurun Atacama di Chili utara, ALMA adalah salah satu alat paling canggih di dunia untuk pengamatan astronomi. Ini adalah interferometer teleskop radio, yang telah beroperasi penuh hanya sejak Maret 2013. Ini dimungkinkan oleh kemitraan internasional antara Eropa, Amerika Serikat, Kanada, Jepang, Korea Selatan, Taiwan, dan Chili. Tetapi bahkan ALMA tidak dapat melihat sejauh ini kembali ke ruang dan waktu tanpa bantuan.
Dalam hal ini, bantuan datang dari alam itu sendiri, yang menghasilkan apa yang disebut lensa gravitasi kapan pun benda masif yang mengintervensi, seperti galaksi atau gugusan galaksi, membelokkan cahaya dari galaksi yang lebih jauh. Di alam semesta dengan setidaknya 100 miliar galaksi (atau lebih), ini terjadi cukup sering, tetapi bisa sulit untuk diamati. Meskipun galaksi di antara kita dan SPT0311-58 membungkuk dan memperbesar cahayanya, model komputer yang canggih diperlukan untuk merekonstruksi gambar SPT0311-58 karena galaksi ini akan muncul dalam keadaan tidak berubah.
Namun proses pencarian data ini dari pengamatan menghasilkan lebih banyak informasi menurut para astronom ini:
Proses 'de-lensing' ini memberikan detail menarik tentang galaksi, menunjukkan bahwa galaksi yang lebih besar dari keduanya membentuk bintang dengan laju 2.900 massa matahari per tahun. Ini juga mengandung sekitar 270 miliar kali massa matahari kita dalam gas dan hampir 3 miliar kali massa matahari kita dalam debu.
Justin Spilker di University of Texas di Austin, rekan penulis dalam penelitian ini, berkomentar:
Itu adalah debu dalam jumlah besar, mengingat usia sistem yang masih muda.
Para astronom percaya kecepatan pembentukan bintang yang lebih besar dari galaksi kemungkinan dipicu oleh pertemuan yang dekat dengan rekannya yang sedikit lebih kecil, yang telah menampung sekitar 35 miliar massa matahari bintang dan juga membentuk bintang dengan laju sekitar 540 massa matahari per tahun.
Pengamatan baru juga memungkinkan para peneliti untuk menyimpulkan keberadaan halo materi gelap yang benar-benar masif mengelilingi kedua galaksi. Materi gelap dianggap memberikan tarikan gravitasi yang menyebabkan alam semesta runtuh ke dalam struktur seperti galaksi, kelompok dan kelompok galaksi dan sebagainya. Dengan membandingkan perhitungan mereka dengan prediksi kosmologis saat ini, para peneliti menemukan bahwa halo ini adalah salah satu yang paling masif yang seharusnya ada pada saat itu.
Lensing gravitasi bekerja - seperti yang dijelaskan Albert Einstein dalam teorinya tentang relativitas umum - massa membelokkan cahaya. Medan gravitasi galaksi jauh atau gugusan galaksi menyebabkan cahaya melengkung di sekitarnya. Dari Bumi, kita melihat cahayanya tergeser dari tempat seharusnya. Gambar melalui SpaceTelescope.org.
Para astronom mengatakan mereka melihat galaksi-galaksi ini selama periode sejarah kosmik yang dikenal sebagai Zaman Reionisasi:
... ketika sebagian besar ruang intergalaksi diliputi kabut gas hidrogen dingin. Ketika semakin banyak bintang dan galaksi terbentuk, energi mereka akhirnya mengionisasi hidrogen di antara galaksi, mengungkapkan alam semesta seperti yang kita lihat sekarang.
Marrone berkomentar:
Bagaimanapun, pengamatan ALMA putaran berikutnya harus membantu kita memahami seberapa cepat galaksi-galaksi ini bersatu dan meningkatkan pemahaman kita tentang pembentukan galaksi masif selama reionisasi.