Salah satu galaksi terjauh yang pernah diamati kemungkinan besar akan berotasi, kata para astronom. Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh Tsuyoshi Tokuoka dari Universitas Waseda, Jepang, menemukan gerakan tersebut menggunakan pengamatan dari Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (ALMA) di Chili. Hasilnya menawarkan wawasan baru yang penting ke dalam evolusi galaksi yang baru terbentuk dan dapat memberikan panduan yang berguna untuk pengamatan mendatang dengan James Webb Space Telescope (JWST).
Ketika galaksi pertama kali mulai terbentuk, alam semesta berada dalam “zaman kegelapan” – periode ketika hampir semua materi dingin dan transparan. Saat materi runtuh di bawah gravitasi, galaksi terbentuk, memicu pembentukan bintang di pusat galaksi yang baru lahir dan memicu apa yang disebut "zaman reionisasi" yang mengakhiri zaman kegelapan. Dari sana, formasi bintang menyebar ke cakram galaksi yang berputar, tempat tinggal bintang-bintang yang lebih baru.
Para astronom masih harus banyak belajar tentang fisika yang mengatur galaksi-galaksi kuno ini. Untuk menjelaskan pertanyaan-pertanyaan ini, termasuk asal-usul rotasi galaksi, Tokuoka dan rekannya beralih ke pengamatan dari ALMA. Instrumen ini telah merevolusi pengamatan galaksi jauh yang sangat bergeser merah, karena resolusi spasial dan frekuensinya yang mengesankan.
Dalam studi terbaru, para peneliti menggunakan ALMA untuk mempelajari MACS1149-JD1: galaksi berlensa gravitasi yang terletak lebih dari 10 miliar tahun cahaya, menjadikannya salah satu objek terjauh yang pernah dikonfirmasi. Melalui spektroskopi, para astronom telah menemukan bahwa JD1 berisi populasi bintang yang berusia kira-kira 300 juta tahun, menempatkan asal-usulnya jauh di dalam zaman kegelapan alam semesta – hanya 270 juta tahun setelah Big Bang.
Pergeseran merah yang berbeda
Tim memeriksa panjang gelombang karakteristik yang dipancarkan oleh oksigen terionisasi ganda (O III) di JD1. Gas ini banyak ditemukan di sisa-sisa supernova, menjadikannya komponen kunci material di medium antarbintang. Berkat resolusi ALMA, tim mampu mengidentifikasi variasi pergeseran merah emisi O III di berbagai bagian galaksi. Ini mengungkapkan gradien dalam kecepatan material dalam medium antarbintang JD1 – dengan satu sisi galaksi menampilkan pergeseran merah yang sangat berbeda.
Pengamatan ini memenuhi hampir semua kriteria yang harus dipenuhi untuk memastikan bahwa sebuah galaksi berotasi, menjadikannya contoh paling awal dari cakram berotasi yang pernah ditemukan. Kecepatan rotasinya juga jauh lebih lambat daripada yang ditemukan di galaksi lain, termasuk galaksi kita – menunjukkan bahwa gerakan rotasi JD1 masih dalam tahap awal.
Studi rotasi galaksi mengesampingkan gravitasi yang dimodifikasi, atau apakah itu?
Hasilnya, yang dijelaskan di Surat Jurnal Astrofisika, berarti para astronom memiliki catatan kecepatan rotasi galaksi yang mencakup lebih dari 95% dari total sejarah alam semesta, yang menurut anggota tim merupakan langkah penting dalam memahami bagaimana karakteristik fisik galaksi berevolusi. Tokuoka dan rekannya sekarang berharap bahwa banyak pertanyaan yang tersisa akan segera terjawab dengan bantuan JWST, yang akan memungkinkan mereka untuk mengidentifikasi usia populasi bintang tertentu di dalam galaksi.
