Main Menu

Bukti Pertama Bintang Tertua di Pohon Keluarga Kosmis

Rohmat Haryadi
05-03-2018 15:24

Linimasa Alam Semesta (N.R.Fuller, National Science Foundation)

Artikel Terkait

Arizona, Gatra.com -- Dulu, sekitar 400.000 tahun setelah awal alam semesta (Big Bang), alam semesta gelap gulita. Tidak ada bintang atau galaksi, dan alam semesta dipenuhi terutama dengan gas hidrogen netral. Kemudian, selama 50-100 juta tahun berikutnya, gravitasi perlahan-lahan menarik daerah terpadat gas bersama-sama sampai akhirnya gas tersebut runtuh di beberapa tempat untuk membentuk bintang pertama. demikian Sciencedaily, 28 Februari 2018.


Bintang-bintang pertama seperti apa dan kapan mereka terbentuk? Bagaimana mereka mempengaruhi seluruh alam semesta? Demikian pertanyaan para astronom dan astrofisikawan. Setelah 12 tahun melakukan percobaan, sebuah tim ilmuwan, yang dipimpin oleh astronom   Arizona State University (ASU) Judd Bowman, telah mendeteksi sidik jari bintang paling awal di alam semesta. Dengan menggunakan sinyal radio, pendeteksian tersebut memberi bukti pertama bagi nenek moyang tertua di pohon keluarga kosmis, yang lahir hanya 180 juta tahun setelah alam semesta dimulai.

"Ada tantangan teknis yang hebat untuk membuat pendeteksian ini, karena sumber kebisingan bisa seribu kali lebih berisik daripada sinyal yang dideteksi- seperti berada di tengah badai dan mencoba mendengar kepakan sayap burung," kata Peter Kurczynski, dari National Science Foundation yang mendukung penelitian ini. "Para periset dengan antena radio kecil di padang pasir ini telah melihat lebih jauh dari teleskop luar angkasa yang paling kuat, membuka jendela baru di alam semesta awal," katanya.

Untuk menemukan sidik jari ini, tim Bowman menggunakan instrumen berbasis darat yang disebut spektrometer radio, yang berada di badan ilmu pengetahuan nasional Australia (CSIRO) Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO) di Australia Barat. Tim mengukur spektrum radio rata-rata dari semua sinyal astronomi yang diterima di sebagian besar langit belahan bumi selatan dan mencari perubahan kecil dalam kekuatan sebagai fungsi dari panjang gelombang (atau frekuensi) .

Saat gelombang radio masuk ke antena berbasis darat, mereka diperkuat receiver, kemudian didigitalkan dan direkam komputer, mirip dengan bagaimana penerima radio FM dan antena penerima TV bekerja. Perbedaannya adalah instrumen itu dikalibrasi dengan sangat tepat dan dirancang untuk tampil serentak mungkin di banyak panjang gelombang radio.

Sinyal yang terdeteksi spektrometer radio dalam penelitian ini berasal dari gas hidrogen primordial yang memenuhi alam semesta muda, di antara semua bintang dan galaksi. Sinyal ini menyimpan banyak informasi yang membuka jendela baru tentang bintang awal - dan kemudian, bagaimana lubang hitam, dan galaksi terbentuk dan berevolusi.

"Proyek ini menunjukkan bahwa teknik baru yang menjanjikan dapat berhasil dan telah membuka jalan bagi penemuan astrofisika baru selama beberapa dekade," kata Bowman. Deteksi ini menyoroti ketenangan radio MRO yang luar biasa, terutama karena fitur yang ditemukan tumpang tindih dengan rentang frekuensi yang digunakan stasiun radio FM. Perundang-undangan nasional Australia membatasi penggunaan pemancar radio dalam jarak 161,5 mil (260 km) dari situs tersebut, yang secara substansial mengurangi gangguan yang dapat mengurangi pengamatan astronomi yang sensitif.

Hasil penelitian ini baru-baru ini dipublikasikan di Nature, Bowman, bersama rekan penulis Alan Rogers dari Observatorium Haystack Institut Teknologi Massachusetts, Raul Monsalve dari Universitas Colorado, Thomas Mozdzen dan Nivedita Mahesh dari ASU. Hasil yang tak terduga

Hasil percobaan ini mengkonfirmasi harapan teoritis umum ketika bintang pertama terbentuk dan sifat paling dasar bintang awal. "Apa yang terjadi pada periode ini," kata rekan penulis Rogers dari MIT's Haystack Observatory, "adalah bahwa beberapa radiasi dari bintang pertama mulai memungkinkan hidrogen terlihat. Hal ini menyebabkan hidrogen untuk mulai menyerap radiasi latar belakang, jadi Anda mulai melihatnya dalam siluet, pada frekuensi radio tertentu. Ini adalah sinyal nyata pertama yang bintang mulai terbentuk, dan mulai mempengaruhi medium di sekitar mereka," katanya.

Tim awalnya menyetel instrumen mereka untuk melihat dalam waktu kosmik, namun pada 2015 memutuskan untuk memperluas pencarian mereka. "Begitu kami mengubah sistem kami ke kisaran yang lebih rendah ini, kami mulai melihat hal-hal yang kami rasa mungkin merupakan sidik jari yang nyata," kata Rogers. "Kami melihat penurunan ini paling kuat sekitar 78 megahertz, dan frekuensi tersebut setara dengan 180 juta tahun setelah Big Bang," kata Rogers. "Dari segi deteksi langsung sinyal dari gas hidrogen itu sendiri, ini harus menjadi yang paling awal," katanya.

Studi tersebut juga mengungkapkan bahwa gas di alam semesta mungkin jauh lebih dingin dari perkiraan (kurang dari setengah suhu yang diharapkan). Ini menunjukkan bahwa upaya teoretis astrofisikawan telah mengabaikan sesuatu yang signifikan atau bahwa ini mungkin merupakan bukti pertama fisika non-standar. Saya peduli dengan materi gelap dan perlahan kehilangan energi di alam semesta awal. Sebuah konsep yang pada awalnya diajukan Rennan Barkana dari Universitas Tel Aviv.

"Jika gagasan Barkana dikonfirmasi," kata Bowman, "maka saya telah mempelajari sesuatu yang baru dan mendasar tentang materi gelap misterius yang membentuk 85 persen materi di alam semesta, memberikan gambaran sekilas tentang fisika di luar model standar," katanya.

Langkah selanjutnya dalam penelitian ini ialah mengkonfirmasi dengan instrumen lain. Deteksi tim untuk terus meningkatkan kinerja instrumen, sehingga bisa lebih banyak dipelajari tentang sifat bintang awal. "Kami bekerja sangat keras selama dua tahun terakhir untuk memvalidasi pendeteksian," kata Bowman, "namun ada kelompok lain yang memastikannya secara independen adalah bagian penting dari proses ilmiah."


Editor: Rohmat Haryadi

Rohmat Haryadi
05-03-2018 15:24