Para peneliti telah menemukan sebuah galaksi spiral besar dan teratur yang terbentuk tak lama setelah Dentuman Besar, ketika usia alam semesta baru sekitar 1,5 miliar tahun.
Galaksi tersebut, bernama Alaknanda, muncul dalam pengamatan yang dilakukan Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA sebagai bagian dari survei langit besar.
Karena galaksi mirip Bimasakti ini berada pada jarak yang sangat jauh, cahayanya telah menempuh perjalanan lebih dari 12 miliar tahun sebelum mencapai Bumi. Baru belakangan teknologi teleskop cukup kuat untuk mendeteksi galaksi dengan detail setinggi ini dari masa yang begitu dini.
Selama beberapa dekade, astronom percaya bahwa galaksi-galaksi di alam semesta awal terlalu bergejolak untuk dapat berbentuk spiral rapi. Bintang-bintang muda dan gas diperkirakan bergerak secara kacau, menghasilkan gumpalan tak beraturan alih-alih cakram dan lengan spiral yang halus.
Pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble mendukung pandangan tersebut, karena galaksi spiral tampak semakin jarang ditemukan di luar rentang waktu tinjauan balik sekitar 11 miliar tahun.
Penemuan ini menimbulkan pertanyaan baru tentang bagaimana struktur seperti itu dapat terbentuk begitu cepat.
“Alaknanda mengungkapkan bahwa alam semesta awal mampu menyusun galaksi jauh lebih cepat dari yang kami perkirakan,” kata Yogesh Wadadekar, penulis pendamping studi tersebut, dalam sebuah pernyataan.
“Entah bagaimana, galaksi ini berhasil mengumpulkan 10 miliar massa surya dalam bentuk bintang dan menatanya menjadi cakram spiral yang indah hanya dalam beberapa ratus juta tahun. Itu sangat cepat dalam skala kosmis, dan memaksa para astronom untuk memikirkan kembali bagaimana galaksi terbentuk.”
Penglihatan tajam Webb telah mengungkap banyak galaksi berbentuk cakram dari alam semesta awal, dan kini sejumlah kecil—namun terus bertambah, galaksi spiral sejati, termasuk Alaknanda, yang muncul jauh lebih awal daripada prediksi model lama.
Teleskop tersebut menemukan CEERS-2112 dan REBELS-25, dua galaksi spiral dari alam semesta awal, masing-masing pada 2023 dan 2024.
Penemuan Alaknanda, yang dilakukan para ilmuwan di National Centre for Radio Astrophysics dari Tata Institute of Fundamental Research di India, telah dipublikasikan dalam jurnal Astronomy & Astrophysics.
“Proses fisik yang mendorong pembentukan galaksi, akresi gas, pembentukan cakram, dan kemungkinan perkembangan gelombang kerapatan spiral, dapat bekerja jauh lebih efisien daripada yang diprediksi model saat ini,” kata Rashi Jain, penulis utama studi tersebut, dalam sebuah pernyataan. “Ini memaksa kita untuk meninjau ulang kerangka teori kita.”
Alaknanda, dinamai dari sungai Himalaya yang merupakan salah satu hulu utama Sungai Gangga, membentang sekitar 32.000 tahun cahaya, sebanding dengan galaksi spiral besar modern. Galaksi ini juga mengandung jumlah bintang yang sangat besar.
Gambar yang diambil menunjukkan bahwa galaksi tersebut sudah memiliki cakram datar berotasi dengan dua lengan spiral jelas berbentuk kipas klasik. Kedua lengan ini tampak halus dan simetris, membuat Alaknanda mendapat label galaksi spiral “grand-design”, yakni galaksi dengan lengan spiral terdefinisi jelas, bukan terputus-putus atau tambal-sulam.
Di sepanjang lengan spiralnya, para ilmuwan mengamati rangkaian gumpalan terang berisi bintang-bintang baru lahir. Gumpalan ini tampak seperti untaian manik-manik, menandai area tempat gas runtuh ke dalam kantong padat dan melahirkan bintang baru. Dari sudut pandang lain, untaian ini tampak sebagai bagian dari lengan spiral yang lebih besar.
Tim peneliti mampu melihat detail luar biasa pada galaksi jauh ini berkat fenomena alam yang dikenal sebagai pelensa gravitasi. Gravitasi sebuah gugus galaksi masif bertindak seperti kaca pembesar raksasa di langit, membelokkan dan memperkuat cahaya Alaknanda sehingga tampak dua kali lebih terang.
Untuk memahami sejarah Alaknanda, peneliti membandingkan tingkat kecerahannya di 21 panjang gelombang cahaya berbeda, dari ultraviolet hingga inframerah.
Dengan mencocokkan pengukuran tersebut dengan model komputer populasi bintang, mereka memperkirakan bahwa rata-rata usia bintang di galaksi itu hanya sekitar 200 juta tahun. Artinya, sekitar setengah dari bintang-bintangnya terbentuk dalam ledakan cepat setelah usia alam semesta melewati 1 miliar tahun.
Alaknanda masih terus tumbuh dengan cepat. Galaksi ini membentuk bintang baru pada tingkat sekitar 63 matahari per tahun, puluhan kali lebih cepat dibandingkan Bimasakti saat ini. Beberapa warna cahaya bersinar lebih terang dari perkiraan karena gas yang menyala di sekitar bintang-bintang baru memancarkan sinyal kuat, menegaskan aktivitas pembentukan bintang yang intens.
Para ilmuwan masih belum mengetahui bagaimana lengan spiral dapat terbentuk begitu cepat pada sistem kuno ini. Beberapa teori menyebutkan bahwa lengan spiral berasal dari pola kerapatan yang bergerak lambat di dalam cakram, sementara teori lain menunjuk pada gangguan gravitasi dari galaksi tetangga atau gumpalan gas besar.
Alaknanda tampaknya bahkan memiliki galaksi kecil di dekatnya yang mungkin membantu memicu struktur spiralnya, tetapi bukti lebih lanjut diperlukan.
Pengamatan masa depan menggunakan instrumen Webb untuk mengukur gerakan di dalam galaksi, bersama teleskop radio, dapat memetakan bagaimana bintang dan gas Alaknanda mengorbit pusatnya.
Data tersebut dapat membantu menentukan apakah cakramnya sudah mencapai konfigurasi akhir atau apakah lengan spiralnya hanya merupakan fase perkembangan sementara.
Scr/Mashable
