Para astronom yang menggunakan James Webb Space Telescope (JWST) dan Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) telah menemukan 70 galaksi kuno berdebu yang terbentuk secara mengejutkan pada awal sejarah alam semesta. Galaksi-galaksi ini, yang baru terbentuk kurang dari satu miliar tahun setelah Big Bang, mengandung unsur-unsur berat (“logam”) dalam jumlah yang sangat tinggi sehingga menantang model evolusi galaksi yang ada saat ini.
Kekayaan Logam Tak Terduga
Model kosmologi saat ini memperkirakan bahwa unsur-unsur berat seharusnya tidak hadir dalam jumlah melimpah pada awal alam semesta. Bintang membentuk unsur-unsur yang lebih berat ini melalui fusi nuklir, dan generasi awal bintang diperkirakan relatif miskin logam. Namun, galaksi-galaksi yang baru ditemukan ini sudah kaya akan logam, sehingga menyiratkan bahwa pembentukan bintang dimulai lebih cepat dan lebih efisien daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Menurut Jorge Zavala dari Universitas Massachusetts Amherst, “Galaksi berdebu adalah galaksi masif dengan sejumlah besar logam dan debu kosmik… Dan galaksi-galaksi ini sudah sangat tua, yang berarti bintang-bintang terbentuk di alam semesta awal, lebih awal dari perkiraan model kita saat ini.”
Bagaimana Penemuan Terjadi
Penelitian dimulai dengan ALMA yang mengidentifikasi populasi 400 galaksi terang dan berdebu. Pengamatan JWST selanjutnya mempersempit daftar ini menjadi 70 kandidat samar di ujung alam semesta teramati—banyak yang belum pernah terlihat sebelumnya. Dengan menggabungkan data dari kedua teleskop, para astronom memastikan bahwa galaksi-galaksi ini terbentuk 500 juta tahun setelah Big Bang. Garis waktu ini memaksa penilaian ulang tentang seberapa cepat struktur galaksi berkembang setelah alam semesta lahir.
Menghubungkan Titik-Titik
Galaksi-galaksi kuno ini tampaknya terkait dengan dua jenis galaksi lain yang telah ditemukan sebelumnya: galaksi pembentuk bintang yang sangat terang dan galaksi-galaksi tua yang “diam” yang tidak lagi menghasilkan bintang. Zavala membandingkan hal ini dengan mendapatkan “jepretan siklus hidup galaksi-galaksi langka ini”. Galaksi terang melambangkan masa muda, galaksi diam melambangkan usia tua, dan galaksi berdebu yang baru ditemukan mengisi kekosongan saat dewasa muda.
Hubungan ini menunjukkan bahwa pemahaman kita tentang evolusi galaksi masih belum lengkap. Jika ketiga populasi ini memang berkerabat, maka pembentukan bintang pasti dimulai lebih awal dan berlangsung lebih cepat dibandingkan teori yang ada.
Diperlukan lebih banyak penelitian untuk memperkuat hubungan ini, namun bukti saat ini menyiratkan bahwa garis waktu kosmik kita perlu direvisi. Penemuan galaksi-galaksi awal yang kaya akan logam ini menimbulkan pertanyaan mendasar tentang bagaimana bintang-bintang terbentuk dan galaksi-galaksi menjadi matang pada masa awal alam semesta.
