Banyak oksigen ada di alam semesta awal, ungkap JWST – Dunia Fisika

Dengan menggunakan spektograf mutakhir pada Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), para astronom telah menemukan bukti bahwa oksigen antarbintang jauh lebih melimpah di banyak galaksi kuno daripada yang diperkirakan sebelumnya. Dipimpin oleh Kimihiko Nakajima Di Observatorium Astronomi Nasional Jepang, tim berharap pengamatan mereka dapat meningkatkan pemahaman kita tentang awal alam semesta.

Big Bang menciptakan alam semesta awal yang terbuat dari hidrogen dan helium, dengan sedikit litium – dan materi ini menyatu membentuk bintang dan galaksi pertama. Unsur-unsur yang lebih berat seperti oksigen kemudian tercipta melalui fusi nuklir di inti bintang-bintang tersebut. Saat bintang-bintang meledak sebagai supernova, unsur-unsur berat tersebar ke seluruh galaksi, mengubah komposisi kimia alam semesta selamanya.

“Metalisitas fase gas” adalah parameter pengamatan yang menggambarkan kelimpahan unsur-unsur berat di galaksi (para astronom menggunakan istilah logam untuk semua unsur yang lebih berat dari helium). Nilainya sangat penting untuk memahami sejarah evolusi galaksi, serta memprediksi kapan molekul kompleks – yang mungkin merupakan bahan penyusun kehidupan – mulai muncul.

Pengukur yang andal

Ukuran yang dapat diandalkan untuk mengukur sifat logam fase gas suatu galaksi adalah banyaknya oksigen terionisasi dalam medium antarbintangnya. Kelimpahan ini dapat ditentukan dengan mengamati karakteristik cahaya yang dipancarkan oksigen. Namun, pendekatan ini memiliki keterbatasan ketika mengamati alam semesta awal.

“Pengamatan sebelumnya telah mengungkap keberadaan oksigen melimpah di galaksi sekitar dua miliar tahun setelah Big Bang,” jelas Nakajima. “Namun, cahaya dari galaksi yang ada jauh di masa lalu sangat dipengaruhi oleh perluasan alam semesta, menyebabkannya bergeser ke kisaran inframerah-dekat.”

Kini, Nakajima dan rekannya telah mengamati cahaya bergeser merah ini menggunakan JWST Spektograf Inframerah Dekat (NIRSpec) – dan hal ini memungkinkan mereka membuat terobosan dalam mengukur sifat logam fase gas galaksi kuno.

Pengamatan terobosan

“Kami mengidentifikasi 138 galaksi kuno yang ada lebih dari 12 miliar tahun yang lalu dan menentukan kelimpahan oksigen di dalamnya, suatu tingkat analisis yang hampir mustahil dilakukan sebelum peluncuran JWST,” antusias Nakajima. “Kami mengembangkan dan menerapkan teknik analisis tingkat lanjut secara ketat pada data NIRSpec, melakukan analisis dalam skala beberapa kali lebih besar dibandingkan penelitian sebelumnya.”

Spektrometer JWST memurnikan pergeseran merah galaksi jauh

Hasilnya mengungkapkan bahwa di semua galaksi tertua yang diamati oleh NIRSpec, kecuali beberapa, komposisi medium antarbintang sangat familiar. “Sebagian besar galaksi memiliki kelimpahan oksigen yang mirip dengan galaksi modern,” kata Nakajima. Namun, enam galaksi paling kuno yang ada ketika alam semesta baru berusia 500–700 juta tahun memiliki oksigen yang jauh lebih sedikit dibandingkan galaksi modern.

Dengan penemuan ini, tim dapat mengetahui lebih dekat kapan komposisi unsur alam semesta mulai berubah. “Hasilnya menunjukkan peningkatan yang cepat dan dramatis dalam kelimpahan oksigen di galaksi selama 500-700 juta tahun pertama setelah kelahiran alam semesta,” kata Nakajima. “Temuan ini mungkin menunjukkan bahwa, dengan bahan-bahan penting seperti oksigen sudah tersedia di alam semesta awal, kehidupan mungkin muncul lebih cepat dari perkiraan sebelumnya.”

Tim berspekulasi bahwa perubahan mendadak ini mungkin disebabkan oleh perbedaan sifat pembentukan bintang di alam semesta awal, serta material yang masuk dan keluar galaksi. Melalui pengamatan lebih lanjut dengan NIRSpec, dikombinasikan dengan perhitungan statistik yang lebih mendalam, mereka kini bertujuan untuk membangun teori yang lebih kuat dalam penelitian mereka di masa depan.

Pengamatan dijelaskan dalam Seri Suplemen Jurnal Astrofisika.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/lots-of-oxygen-existed-in-the-early-universe-jwst-reveals/