Para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) telah menangkap gambaran paling detail tentang bagaimana galaksi terbentuk hanya beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang – dan menemukan bahwa galaksi-galaksi tersebut jauh lebih kacau dan berantakan dibandingkan yang kita lihat sekarang.
Tim yang dipimpin oleh para peneliti di Universitas Cambridge ini menganalisis lebih dari 250 galaksi muda yang ada ketika alam semesta berusia antara 800 juta hingga 1,5 miliar tahun. Dengan mempelajari pergerakan gas di dalam galaksi-galaksi ini, para peneliti menemukan bahwa sebagian besar galaksi tersebut merupakan sistem yang bergejolak dan 'gumpalan' yang belum membentuk cakram berputar mulus seperti Bima Sakti kita.
Temuan mereka, dipublikasikan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Societymenunjukkan bahwa galaksi secara bertahap menjadi lebih tenang dan teratur seiring evolusi alam semesta. Namun pada masa awal alam semesta, pembentukan bintang dan ketidakstabilan gravitasi menimbulkan begitu banyak turbulensi sehingga banyak galaksi kesulitan untuk menetap.
“Kami tidak hanya melihat beberapa outlier yang spektakuler – ini adalah pertama kalinya kami dapat melihat seluruh populasi sekaligus,” kata penulis pertama Lola Danhaive dari Kavli Institute for Cosmology di Cambridge. “Kami menemukan variasi yang sangat besar: beberapa galaksi mulai mengalami rotasi yang teratur, namun sebagian besar masih kacau, dengan gas yang menggembung dan bergerak ke segala arah.”
Para peneliti menggunakan instrumen NIRCam JWST dalam 'mode grism' yang jarang digunakan yang menangkap cahaya redup dari gas hidrogen terionisasi di galaksi jauh. Danhaive menulis kode baru untuk mengungkap data grism, mencocokkannya dengan gambar dari survei JWST lainnya untuk mengukur bagaimana gas bergerak di dalam setiap galaksi.
“Hasil sebelumnya menunjukkan bahwa piringan besar dan tertata rapi terbentuk sejak dini, dan hal ini tidak sesuai dengan model kami,” kata rekan penulis Dr Sandro Tacchella dari Kavli Institute dan Cavendish Laboratory. “Tetapi dengan melihat ratusan galaksi dengan massa bintang yang lebih rendah dibandingkan hanya satu atau dua bintang, kita dapat melihat gambaran yang lebih besar, dan hal ini jauh lebih sesuai dengan teori. Galaksi-galaksi awal lebih bergejolak, kurang stabil, dan tumbuh melalui penggabungan dan ledakan pembentukan bintang yang sering terjadi.”
“Pekerjaan ini membantu menjembatani kesenjangan antara zaman reionisasi dan apa yang disebut siang kosmik, ketika pembentukan bintang mencapai puncaknya,” kata Danhaive, yang juga berafiliasi dengan Laboratorium Cavendish. “Ini menunjukkan bagaimana unsur-unsur penyusun galaksi secara bertahap bertransisi dari gumpalan kacau menjadi struktur yang teratur, dan bagaimana galaksi seperti Bima Sakti terbentuk.”
Hasilnya menunjukkan bagaimana JWST memungkinkan para ilmuwan menyelidiki dinamika galaksi pada skala yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Penelitian di masa depan bertujuan untuk menggabungkan temuan ini dengan pengamatan gas dingin dan debu untuk memberikan gambaran yang lebih lengkap tentang bagaimana galaksi paling awal terbentuk.
“Ini baru permulaan,” kata Tacchella. “Dengan lebih banyak data, kita akan dapat melacak bagaimana sistem yang bergejolak ini tumbuh dan menjadi spiral anggun yang kita lihat saat ini.”
Penelitian ini sebagian didukung oleh Royal Society, Uni Eropa, dan Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi (STFC), bagian dari Riset dan Inovasi Inggris (UKRI). JWST adalah kemitraan internasional antara NASA, ESA dan Badan Antariksa Kanada (CSA). Data untuk hasil ini diambil sebagai bagian dari Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) JWST. Sandro Tacchella adalah Anggota St Edmund's College, Cambridge. Lola Danhaive adalah kandidat PhD di Pusat Pelatihan Doktoral (CDT) dalam Ilmu Intensif Data.
Referensi:
A. Lola Danhaive dkk. ' Fajar disk: mengungkap kinematika gas terionisasi yang bergejolak dari populasi galaksi pada z 4-6 dengan spektroskopi grisme JWST/NIRCam.' Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society (2025). DOI: 10.1093/mnras/staf1540
