Para astronom baru saja melihat bintang yang paling jauh. Berapa Jauh Lebih Jauh Ke Belakang Waktu Yang Dapat Kita Lihat?

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Bintang Earendel Teleskop luar angkasa Hubble bintang galaksi

Teleskop Luar Angkasa Hubble telah mengamati bintang terjauh yang pernah dilihat: Earendel, artinya bintang pagi. Meskipun Earendel 50 kali massa matahari dan jutaan kali lebih terang, kita biasanya tidak dapat melihatnya. Kita bisa melihatnya karena penyelarasan bintang dengan gugusan galaksi besar di depannya yang gravitasinya membelokkan cahaya dari bintang untuk membuatnya lebih terang dan lebih fokus, pada dasarnya menciptakan lensa.

Para astronom melihat ke masa lalu yang dalam ketika kita melihat objek yang jauh. Cahaya bergerak dengan kecepatan konstan (3×10⁸ meter per detik) sehingga semakin jauh suatu benda, semakin lama waktu yang dibutuhkan cahaya untuk mencapai kita. Pada saat cahaya mencapai kita dari bintang yang sangat jauh, cahaya yang kita lihat bisa berusia miliaran tahun. Jadi kita melihat peristiwa yang terjadi di masa lalu.

Ketika kita mengamati cahaya bintang, kita melihat cahaya yang dipancarkan dari bintang tersebut 12.9 miliar tahun yang lalu; kami menyebutnya waktu lihat balik. Itu hanya 900 juta tahun setelah Big Bang. Tetapi karena alam semesta juga berkembang pesat dalam waktu yang dibutuhkan cahaya ini untuk mencapai kita, Earendel sekarang berjarak 28 miliar tahun cahaya dari kita.

Sekarang penerus Hubble, the James Webb Space Telescope (JWST), ada di tempat mungkin dapat mendeteksi bintang yang lebih awal, meskipun mungkin tidak banyak yang selaras dengan baik untuk membentuk "lensa gravitasi" sehingga kita dapat melihatnya.

Untuk melihat lebih jauh ke masa lalu, objek harus sangat terang. Dan objek terjauh yang pernah kita lihat adalah galaksi paling masif dan paling terang. Galaksi paling terang adalah galaksi dengan quasar—objek bercahaya yang diperkirakan ditenagai oleh lubang hitam supermasif—di dalamnya.

Sebelum tahun 1998, galaksi quasar terjauh yang terdeteksi adalah sekitar 12.6 miliar tahun waktu lihat ke belakang. Resolusi yang ditingkatkan dari Teleskop Luar Angkasa Hubble meningkatkan waktu lihat balik menjadi 13.4 miliar tahun, dan dengan JWST kami berharap dapat meningkatkan ini mungkin menjadi 13.55 miliar tahun untuk galaksi dan bintang.

Bintang mulai terbentuk beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang, dalam waktu yang kita sebut fajar kosmik. Kami ingin dapat melihat bintang-bintang pada fajar kosmik, karena ini dapat mengkonfirmasi teori kami tentang bagaimana alam semesta dan galaksi terbentuk. Yang mengatakan, penelitian menunjukkan bahwa kita mungkin tidak akan pernah bisa melihat objek terjauh dengan teleskop sedetail yang kita suka—alam semesta. mungkin memiliki batas resolusi mendasar.

Mengapa Melihat ke Belakang?

Salah satu tujuan utama JWST adalah untuk mengetahui seperti apa alam semesta awal dan kapan bintang dan galaksi awal terbentuk, diperkirakan antara 100 juta dan 250 juta tahun setelah Big Bang. Dan, untungnya, kita bisa mendapatkan petunjuk tentang ini dengan melihat lebih jauh ke belakang daripada yang bisa dilakukan Hubble atau JWST.

Kita dapat melihat cahaya dari 13.8 miliar tahun yang lalu, meskipun itu bukan cahaya bintang—tidak ada bintang saat itu. Cahaya terjauh yang bisa kita lihat adalah latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), yang merupakan cahaya yang tersisa dari Big Bang, terbentuk hanya 380,000 tahun setelah kelahiran kosmik kita.

Alam semesta sebelum CMB terbentuk mengandung partikel bermuatan proton positif (yang sekarang membentuk inti atom bersama dengan neutron) dan elektron negatif, dan cahaya. Cahaya dihamburkan oleh partikel bermuatan, yang membuat alam semesta menjadi sup berkabut. Saat alam semesta mengembang, ia mendingin sampai akhirnya elektron bergabung dengan proton untuk membentuk atom.

Berbeda dengan sup partikel, atom tidak memiliki muatan, sehingga cahaya tidak lagi tersebar dan dapat bergerak melalui alam semesta dalam garis lurus. Cahaya ini terus melakukan perjalanan melintasi alam semesta hingga mencapai kita hari ini. Panjang gelombang cahaya menjadi lebih panjang saat alam semesta mengembang, dan saat ini kita melihatnya sebagai gelombang mikro. Cahaya ini adalah CMB dan dapat dilihat secara merata di semua titik di langit. CMB ada di mana-mana di alam semesta.

*Dari dekat Earendel. Sains: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Pemrosesan gambar: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)*

Cahaya CMB adalah waktu terjauh yang pernah kita lihat, dan kita tidak dapat melihat cahaya dari masa sebelumnya karena cahaya itu tersebar dan alam semesta buram.

Namun, ada kemungkinan bahwa suatu hari kita dapat melihat bahkan melampaui CMB. Untuk melakukan ini kita tidak bisa menggunakan cahaya. Kita perlu menggunakan gelombang gravitasi. Ini adalah riak-riak dalam struktur ruang-waktu itu sendiri. Jika ada yang terbentuk dalam kabut alam semesta paling awal, maka mereka berpotensi mencapai kita hari ini.

Pada tahun 2015, gelombang gravitasi terdeteksi dari penggabungan dua lubang hitam menggunakan detektor LIGO. Mungkin generasi berikutnya detektor gelombang gravitasi berbasis ruang angkasa—seperti teleskop Esa Lisa, yang akan diluncurkan pada 2037—akan dapat melihat ke alam semesta paling awal sebelum CMB terbentuk 13.8 miliar tahun yang lalu.

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Kredit Gambar: Pandangan Hubble tentang Earendel. Sains: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Pemrosesan gambar: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)

Stempel Waktu: 7 April, 2022