Pengamatan James Webb Space Telescope mengungkap galaksi purba yang memiliki massa sekitar 650 miliar kali massa Matahari, angka yang sangat besar untuk ukurannya. Galaksi bernama JWST-ER1g itu terlihat melalui sebuah cincin cahaya nyaris sempurna yang menjadi Cincin Einstein terjauh sejauh ini.
Pengukuran menunjukkan massa bintang dan materi gelap yang diperkirakan ada di galaksi tersebut belum sepenuhnya menjelaskan total massa yang terdeteksi. Kondisi ini menimbulkan pertanyaan mengenai komposisi galaksi padat pada masa awal alam semesta.
Galaksi Pelensa dan Sumber Cahayanya
Sistem ini terdiri dari JWST-ER1g sebagai galaksi pelensa di bagian depan dan JWST-ER1r sebagai galaksi sumber di belakangnya. Cahaya dari galaksi yang lebih jauh dibelokkan oleh gravitasi galaksi depan, lalu sampai ke Bumi dalam bentuk cincin terang.
| Komponen | Peran | Jarak dari Bumi |
|---|---|---|
| JWST-ER1g | Galaksi pelensa gravitasi | Sekitar 17 miliar tahun cahaya |
| JWST-ER1r | Galaksi sumber cahaya cincin | Sekitar 21 miliar tahun cahaya |
Keselarasan antara pengamat, galaksi pelensa, dan galaksi sumber terjadi hampir dalam satu garis lurus. Situasi langka ini menghasilkan Cincin Einstein yang tampak sangat jelas, bukan sekadar busur cahaya.
Cincin penuh memberi astronom data penting untuk menghitung kekuatan gravitasi galaksi di depannya. Dari tingkat pembelokan cahaya itu, massa JWST-ER1g dapat diperkirakan dengan lebih baik.
Mengapa Massanya Menjadi Teka-teki
JWST-ER1g tampak sangat padat bila dibandingkan dengan ukuran galaksi tersebut. Bintang dan materi gelap diperkirakan menyumbang sebagian besar massanya, tetapi gabungan keduanya belum mencukupi untuk menjelaskan hasil pengukuran.
Materi gelap adalah materi tak kasatmata yang diperkirakan menyusun sekitar 85 persen materi di alam semesta. Salah satu kemungkinan yang sedang dipertimbangkan adalah galaksi purba ini menyimpan materi gelap lebih banyak daripada perkiraan sebelumnya.
Kemungkinan lain berkaitan dengan populasi bintang di alam semesta awal. Galaksi seperti JWST-ER1g mungkin memiliki lebih banyak bintang bermassa kecil dibandingkan galaksi yang terbentuk pada masa lebih muda.
Kedua penjelasan tersebut masih membutuhkan pengamatan lanjutan. Penelitian berikutnya diperlukan untuk mengetahui apakah kepadatan ekstrem ini merupakan karakter umum galaksi awal atau hanya ditemukan pada kasus tertentu.
Rekor dari Pemetaan COSMOS-Web
Objek ini ditemukan melalui survei COSMOS-Web yang memakai JWST untuk memetakan lebih dari 500.000 galaksi. Program tersebut mengumpulkan data selama sekitar 200 jam pengamatan tanpa henti, sehingga memberi peluang besar untuk menemukan objek jauh.
Studi tentang JWST-ER1 telah diunggah ke server pracetak arXiv dan diterima untuk dipublikasikan dalam jurnal Nature Astronomy. Rekor objek pelensaan gravitasi sebelumnya berada pada jarak sekitar 14,7 miliar tahun cahaya.
Jarak sekitar 21 miliar tahun cahaya tidak berarti usia alam semesta melampaui perkiraan 13,8 miliar tahun. Alam semesta terus mengembang, sehingga cahaya dari objek yang sangat awal dapat menempuh jarak jauh sebelum diterima di Bumi.
Pelensaan sebagai Alat untuk Menembus Alam Semesta Awal
Pelensaan gravitasi terjadi ketika gravitasi objek bermassa besar membelokkan ruang-waktu dan mengubah lintasan cahaya dari objek yang berada jauh di belakangnya. Fenomena yang diprediksi teori relativitas umum Albert Einstein ini dapat menghasilkan bentuk busur, lengkungan, atau cincin.
Efek tersebut juga berfungsi sebagai pembesaran alami bagi JWST untuk meneliti objek yang terlalu jauh dan redup jika diamati secara langsung. Teknik ini sebelumnya telah membantu teleskop mempelajari galaksi sangat tua serta bintang terjauh yang pernah terdeteksi.
Temuan JWST-ER1 menunjukkan bahwa satu cincin cahaya dapat menyimpan petunjuk mengenai massa, materi gelap, dan evolusi galaksi purba. Pengamatan lanjutan terhadap sistem serupa akan membantu menjelaskan bagaimana galaksi padat terbentuk pada fase awal alam semesta.