Teleskop James Webb mungkin telah melihat 'bintang gelap' yang kontroversial di alam semesta jauh
Objek terjauh kedua yang pernah dilihat oleh Teleskop James Webb mungkin merupakan 'bintang gelap' yang ditenagai oleh materi gelap, bukan fusi nuklir.
Dengan melihat panjang gelombang cahaya yang ditangkap oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), para peneliti telah mengidentifikasi empat kandidat bintang gelap – salah satunya tampaknya memiliki tanda serapan helium “pistol berasap”, para peneliti melaporkan dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada 30 September di jurnal PNAS.
Pertama kali dihipotesiskan pada tahun 2007, bintang gelap diyakini sebagai salah satu bintang pertama — yang disebut bintang Populasi III — yang terbentuk setelahnya Ledakan Besar. Menurut teori, mereka terbentuk ketika hidrogen dan helium hancur, yang dengan sendirinya akan membentuk lubang hitam, bercampur dengan materi gelap. Bintang gelap dianggap luar biasa masif dan terang, mencapai satu juta kali massanya matahari dan terbakar satu miliar kali lebih terang.
“Nama awal kami ‘bintang gelap’ adalah istilah yang keliru,” rekan penulis studi tersebut Katherine Freeseseorang profesor fisika di Universitas Texas di Austin yang mengajukan hipotesis bintang gelap, mengatakan kepada Live Science. “Mereka tidak dibuat [entirely] materi gelap dan mereka juga tidak gelap.”
Penemuan bintang gelap dapat menjelaskan beberapa objek membingungkan yang pernah dilihat JWST di alam semesta awal, seperti lubang hitam supermasif raksasa yang terbentuk dengan sangat cepatkata Freese. Hal ini juga akan memberikan wawasan tentang sifat materi gelap. “Ini adalah sebuah penyelidikan, bukan sekadar bintang jenis baru,” katanya, “jadi kandidat-kandidat ini sangat memberi semangat bagi kami.”
Untuk mengetahui potensi calon bintang gelap, tim menelusuri observasi dari Survei Ekstragalaksi Dalam Tingkat Lanjut JWST (JADES). Mereka fokus pada data yang dikumpulkan oleh Spektrograf Inframerah Dekat (NIRSpec): instrumen yang mengukur panjang gelombang cahaya individu yang berasal dari benda langit untuk mempelajari suhu, massa, dan sidik jari kimianya.
Para peneliti menetapkan berbagai kriteria dalam pencarian mereka: sinyal harus berusia tidak lebih muda dari pergeseran merah 10 (cahaya purba alam semesta yang membentang ke arah merah yang terjadi 500 juta tahun setelah Big Bang), hanya boleh mengandung hidrogen dan helium, dan harus berasal dari satu objek.
Hal ini mengarahkan mereka ke empat kandidat bintang gelap: JADES-GS-z11-0, JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z14-0 dan JADES-GS-z14-1. JADES-GS-z14-0 adalah objek terjauh kedua diamati oleh JWST sampai saat ini.
Sinyal dari bintang pertama
Model masing-masing kandidat menunjukkan bahwa keempatnya mungkin merupakan bintang gelap, bahkan mungkin bintang gelap supermasif.
Tim juga menemukan petunjuk tentang “tanda senjata berasap” untuk bintang gelap supermasif dalam data panjang gelombang JADES-GS-z14-0 – atom helium terionisasi tunggal yang menyerap partikel cahaya dengan panjang gelombang 1640 angstrom (satu angstrom seratus juta kali lebih kecil dari satu sentimeter).
“Tidak ada objek pergeseran merah tinggi lainnya yang diperkirakan menghasilkan fitur serapan seperti itu,” tulis para penulis dalam penelitian tersebut, menambah bobot dugaan mereka bahwa JADES-GS-z14-0 adalah bintang gelap.
Namun tim terkejut saat mengetahui bahwa Array Milimeter/submilimeter Besar Atacama (ALMA) di Chili punya terdeteksi JADES-GS-z14-0 memancarkan oksigensebuah elemen yang hanya dihasilkan oleh bintang bertenaga fusi nuklir. “Itu sedikit membuatku khawatir,” kata Freese.
Tim sekarang menjalankan simulasi untuk menentukan berapa banyak oksigen yang diizinkan sebelum bintang gelap tidak lagi dapat terbentuk, kata rekan penulis studi. Kosmin Ilieseorang fisikawan di Colgate University di New York, mengatakan kepada Live Science. “Logika memberitahu saya bahwa harus ada semacam transisi,” katanya.
Bintang gelap masih menjadi kontroversi dan keberadaannya sama sekali tidak diterima. “Mayoritas komunitas bintang Pop III sebenarnya tidak berpikir bahwa materi gelap dapat membakar [dark stars] bisa terbentuk,” Daniel Pausseorang kosmolog di Universitas Portsmouth di Inggris yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan kepada Live Science.
Faktanya, Whalen mengatakan bahwa “masalah besar” dalam penelitian ini adalah tidak dapat membedakan antara bintang gelap dan bintang gelap bintang primordial supermasif. “Itulah gajah yang ada di dalam ruangan sebenarnya di sini,” katanya.
Meskipun kandidat bintang gelap lebih masif daripada kebanyakan bintang primordial supermasif, data panjang gelombangnya perlu dibandingkan untuk kedua jenis bintang tersebut guna menyingkirkan bintang primordial supermasif, jelas Whalen.
Menanggapi kritik ini, Ilie mengatakan bahwa karena bintang primordial supermasif tidak hidup selama bintang gelap, jika banyak tanda yang sesuai teridentifikasi, secara statistik kemungkinan besar mereka adalah bintang gelap. Itu berarti diperlukan lebih banyak observasi untuk mengungkap misteri ini.
Sementara itu, Freese mengatakan bahwa timnya sedang berupaya mengotomatiskan pencarian bintang gelap di data JWST “jadi kami tidak perlu melakukan apa pun kecuali tetap membuka mata.”
