Sejak mulai mengirimkan data kembali ke Bumi pada tahun 2022, Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) telah memberikan dampak besar pada astronomi, dan salah satu pencapaian paling revolusionernya adalah mengamati beberapa galaksi terjauh yang pernah diamati. Namun, karena cahaya tidak bergerak secara instan – melainkan bergerak dengan kecepatan sekitar 300 juta meter (985 juta kaki) per detik dalam ruang hampa – kita melihat galaksi-galaksi tersebut tidak seperti sekarang, namun seperti miliaran tahun yang lalu.
Lebih lanjut, usia alam semesta diperkirakan sekitar 13,8 miliar tahun. Jadi, kita harus berasumsi bahwa galaksi terjauh yang bisa kita lihat tidak lebih dari 13,8 miliar tahun cahaya. (Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun.) Titik ini seharusnya menjadi semacam “cakrawala kosmik” – yang di luarnya tidak ada teleskop yang dapat melihatnya. Karena tidak ada yang bisa melintasi ruang angkasa lebih cepat dari kecepatan cahaya, ini berarti tidak boleh ada galaksi yang jaraknya lebih dari 13,8 miliar tahun cahaya, dan menjauh dari kita seiring berjalannya waktu dapat berdampak pada Bumi. Bukankah begitu?
kesalahan. Andai saja alam semesta sesederhana itu.
“Cakrawala kosmik adalah jarak maksimum dari mana informasi dapat diambil,” Jake Hilton, astronom di Universitas Arizona yang merupakan bagian dari tim JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), mengatakan kepada Space.com.
“Ada beberapa cakrawala kosmik yang berbeda,” lanjut Hilton, “yang memiliki definisi berbeda dan bergantung pada kuantitas kosmik yang berbeda. Yang paling penting di sini adalah cakrawala kosmik, yang mewakili jarak maksimum yang dapat ditempuh cahaya selama masa hidup kita alam semesta
“Tepi alam semesta yang terlihat.”
Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb mengamati galaksi terjauh yang pernah diamati (gambar)
Pada bulan Maret 2024, ilmuwan JADES mengungkapkan bahwa teleskop canggih telah menemukan JADES-GS-z14-0, galaksi terjauh dan tertua yang pernah dilihat manusia. Namun ironisnya, JADES-GS-z14-0 terletak sekitar 33,8 miliar tahun cahaya.
Bagaimana kita bisa melihat cahaya datang dari suatu benda yang jaraknya sangat jauh sehingga usia alam semesta tidak memungkinkannya mencapai kita? Bukankah lokasi JADES-GS-z14-0 yang berjarak 33,8 miliar tahun cahaya berarti kita melihatnya 33,8 miliar tahun yang lalu, yang tentunya menantang perkiraan usia alam semesta?
Tidak begitu. Sekali lagi, ini adalah bukti bahwa alam semesta mempunyai cara untuk mengubah kesimpulan yang masuk akal dan logis.
“Bagaimana kita bisa mengamati galaksi jauh seperti JADES-GS-z14-0, yang berjarak lebih dari 13,8 miliar tahun cahaya dari kita, dan cahayanya tampaknya membutuhkan waktu lebih lama dari usia alam semesta untuk mencapai kita?” Hilton bertanya secara retoris. “Jawabannya adalah perluasan alam semesta.”
Lihat galaksi yang lebih besar dari waktu itu sendiri
Jika alam semesta statis, cahaya dari galaksi yang berjarak 33,8 miliar tahun cahaya akan memerlukan waktu 33,8 miliar tahun untuk mencapai kita, dan itu saja. Namun pada awal tahun 1900-an, Edwin Hubble menemukan bahwa galaksi-galaksi yang jauh tampak bergerak menjauhi satu sama lain, dan semakin besar jarak di antara mereka, semakin cepat pula mereka bergerak. Dengan kata lain, alam semesta tidaklah statis; Ini berkembang.
Masalah ini menjadi lebih rumit pada tahun 1998, ketika abad ke-20 hampir berakhir, ketika dua tim astronom berbeda mengamati bahwa alam semesta tidak hanya mengembang, namun perluasannya semakin cepat. Faktanya, kekuatan yang menyebabkan hal ini masih menjadi misteri, namun disebut “energi gelap”.
Ada dua periode ekspansi utama dan berbeda sepanjang 13,8 miliar tahun sejarah alam semesta. Yang pertama adalah periode awal inflasi kosmik yang cepat yang sekarang umumnya disebut “Big Bang”.
Era inflasi ini menyaksikan ukuran alam semesta bertambah 10^26 kali (10 diikuti 25 angka nol). Ini setara dengan pertumbuhan kuku Anda dari 1 nanometer per detik menjadi 10,6 tahun cahaya (62 nanometer). Triliun Alam semesta memiliki panjang 1,2 juta mil. Pada masa ini, alam semesta didominasi oleh energi, dan periode ini dikenal sebagai Era Dominasi Energi.
Hal ini diikuti oleh era dominasi materi yang dimulai 47.000 tahun setelah Big Bang. Pada akhirnya, perluasan kosmik memungkinkan alam semesta menjadi cukup dingin sehingga proton dapat terbentuk dari quark dan gluon, dan proton kemudian berikatan dengan elektron untuk membentuk atom hidrogen pertama, yang kemudian membentuk bintang dan galaksi pertama. Selama periode ini, perluasan alam semesta akibat Big Bang melambat hingga hampir terhenti.
Era dominasi materi tiba-tiba berakhir ketika usia alam semesta kurang dari 10 miliar tahun. Pada saat ini, alam semesta tiba-tiba mulai mengembang kembali dengan pesat. Selain itu, perluasan ini semakin cepat dan bahkan terus meningkat hingga saat ini. Periode penting ketiga alam semesta ini disebut era dominasi energi gelap. Ini adalah era yang kita jalani saat ini.
Berkat periode perluasan alam semesta ini, cahaya dari JADES-GS-z14-0 baru mencapai JWTS dan Bumi selama 13,5 miliar tahun, meskipun sumbernya kini jauh lebih jauh dari 13,5 miliar tahun cahaya. Artinya Teleskop James Webb melihat JADES-GS-z14-0 seperti yang terjadi 300 juta tahun setelah Big Bang. Tanpa perluasan alam semesta, JADES-GS-z14-0 masih berjarak sekitar 13,5 miliar tahun cahaya, meskipun ia masih mengalami gerakan lokal yang lebih kecil yang akan membawanya lebih dekat atau lebih jauh dari galaksi terdekat. Namun gerakan galaksi seperti itu sama sekali bukan gerakan yang disebabkan oleh perluasan alam semesta.
Menurut Hilton, cakrawala kosmik, atau “cakrawala foton”, adalah sebuah bola dengan batas sekitar 46,1 miliar tahun cahaya, angka yang ditentukan oleh perluasan alam semesta. Ini adalah cakrawala sebenarnya yang di atasnya kita tidak boleh “melihat” sebuah galaksi. Galaxy JADES-GS-z14-0 sudah berada dalam cakrawala ini.
Untuk menghindari kebingungan, para astronom sebenarnya menggunakan dua skala untuk mengukur jarak: jarak gerak bersama yang tidak memperhitungkan perluasan alam semesta sebagai salah satu faktornya, dan jarak wajar yang mencakup perluasan alam semesta. Artinya, jarak gerak bersama JADES-GS-z14-0 adalah 13,5 miliar tahun cahaya, sedangkan jarak wajarnya adalah 33,8 miliar tahun cahaya.
Namun, JADES-GS-z14-0 yang jauh dan kuno serta galaksi lain tidak akan selalu terlihat.
Beruntung memiliki Teleskop Luar Angkasa James Webb
Fakta bahwa Teleskop James Webb dapat melihat galaksi Gadis-GS-Z14-0 berarti galaksi tersebut pernah “terhubung secara kausal” dengan Bumi dan alam semesta lokal. Dengan kata lain, sinyal dari galaksi Gaddis-GS-Z14-0 bisa saja mencapai kita di Bima Sakti, dan dengan demikian “penyebab” di galaksi yang ada pada awal waktu mungkin memiliki “efek” di galaksi kita. .Di era alam semesta yang modern ini.
“Setiap galaksi yang dapat diamati harus berada dalam cakrawala partikel, dan harus terhubung secara kausal dengan kita pada suatu titik dalam sejarah alam semesta,” kata Hilton.
Namun hal ini tidak lagi terjadi sekarang. Galaksi seperti JADES-GS-z14-0 dan galaksi lain yang ditemukan oleh JADES sekarang berada sangat jauh dan menjauh dari kita begitu cepat, berkat energi gelap, sehingga tidak ada sinyal dari galaksi tersebut yang dapat menjangkau kita saat ini. Hal ini karena cakrawala foton bergerak menjauhi kita dengan kecepatan cahaya, namun bagi JADES, cakrawala foton bergerak menjauhi kita dengan kecepatan cahaya. sungguh-sungguh Benda-benda jauh, ruang antara Bima Sakti dan galaksi-galaksi tersebut semakin meluas lebih cepat Dari kecepatan cahaya.
Hal ini mungkin tampak tidak masuk akal, karena teori relativitas khusus Albert Einstein menetapkan kecepatan cahaya sebagai batas kecepatan universal. Namun, aturan ini berlaku untuk benda bermassa bergerak. selama Ruang, bukan dasar dari struktur ruang itu sendiri.
Sekitar dua triliun tahun setelah Bumi dan umat manusia menghilang, perluasan alam semesta berarti bahwa spesies cerdas mana pun yang menggantikan kita di Bima Sakti (jika itu pernah terjadi), tidak akan dapat melihat galaksi apa pun yang ada di luar kelompok lokal kita – yaitu berdiameter sekitar 10 meter. Jutaan tahun cahaya.
Ini adalah gagasan yang mengejutkan, dan ini berarti bahwa umat manusia hidup pada titik unik dalam sejarah alam semesta di mana galaksi-galaksi terjauh masih dapat kita lihat. Kita mampu mengetahui lebih banyak tentang alam semesta dan asal-usulnya dibandingkan kehidupan berakal mana pun yang mungkin mengikuti kita. Para astronom, termasuk Hilton, berencana menggunakan Teleskop James Webb untuk memanfaatkan sepenuhnya hak istimewa kosmik ini.
“Bekerja dengan JWST dan Kolaborasi JADES sungguh luar biasa,” kata Hilton. “Menulis makalah penelitian tentang sains dengan JWST, seperti makalah terbaru saya tentang
JADES-GS-z14-0 merupakan pengalaman yang paling menarik dan bermanfaat
“Dari karir penelitianku.”
“Penyelenggara amatir. Penginjil bir Wannabe. Penggemar web umum. Ninja internet bersertifikat. Pembaca yang rajin.”
More Stories
Makhluk yang menjadi fosil mungkin bisa menjelaskan gambar membingungkan di dinding batu
Gambar dramatis dari bulan panen raksasa dan gerhana bulan sebagian
SpaceX meluncurkan satelit Galileo Komisi Eropa dengan roket Falcon 9 dari Cape Canaveral – SpaceflightNow