[비즈한국] Pada tahun 2022, Teleskop Luar Angkasa Hubble menemukan satu bintang yang bersinar sendirian dari titik terjauh dalam sejarah. Pergeseran merah (redshift) bintang tersebut diukur sebesar z=5.926. Ini menunjukkan penampakan alam semesta saat usianya baru mencapai 900 juta tahun. Ini adalah bintang dari masa lalu terjauh yang ada di alam semesta awal, pada masa yang sangat belia, bahkan belum mencapai usia 1 miliar tahun. Jaraknya dari Bumi adalah 28 miliar tahun cahaya. Mampu menangkap cahaya dari satu bintang saja, bukan galaksi yang berisi ratusan miliar atau triliunan bintang, dari jarak sejauh ini adalah sebuah pencapaian luar biasa! Penemuan ini dimungkinkan karena secara kebetulan terjadi lensa gravitasi yang sangat ekstrem dan indah di dekat bintang tersebut. Berkat lensa gravitasi yang dibuat oleh gugus galaksi raksasa WHL0137-08 tepat di depannya, cahaya redup yang tersembunyi di ujung alam semesta diperkuat hingga terlihat lebih terang.
Dalam foto Hubble, terlihat bentuk yang samar namun memanjang, yang merupakan galaksi induk tempat bintang ini berada. Para astronom menamakannya "Sunrise Arc" (Busur Matahari Terbit). Hal ini dikarenakan bentuknya yang menyerupai busur merah seperti cahaya matahari yang terbit dari cakrawala bumi. Kandidat bintang tunggal terjauh yang pernah ditemukan dalam sejarah ini diberi nama Earendel, yang berarti "bintang fajar". Artinya, bintang ini bersinar terang tepat setelah Big Bang, saat fajar alam semesta baru dimulai.
Namun, baru-baru ini muncul interpretasi baru mengenai identitas Earendel. Sayangnya, Earendel bukanlah bintang tunggal terjauh yang ditemukan. Kemungkinan baru muncul bahwa ini bukanlah satu bintang, melainkan gugus bintang yang terdiri dari banyak bintang yang berkumpul. Earendel tampaknya bukan bintang tunggal yang bersinar sendirian di ujung alam semesta, melainkan gugus bintang yang sangat muda yang baru saja lahir di sana.
Bintang dan gugus bintang berada pada skala yang berbeda. Gugus bintang adalah sekumpulan besar bintang yang terdiri dari ratusan ribu hingga jutaan bintang. Jadi, mungkin terdengar lucu jika kita bingung membedakan antara satu bintang atau kumpulan banyak bintang hanya dari sebuah foto. Namun, dalam kasus Earendel, hal tersebut masuk akal karena jaraknya yang sangat jauh dan tampak redup. Lensa gravitasi, di mana jalur cahaya melengkung mengikuti ruang-waktu yang bengkok, tidak hanya mendistorsi gambar alam semesta latar belakang, tetapi juga memiliki efek memperkuat benda langit jauh yang redup agar tampak lebih terang ketika berkas cahaya yang terdistorsi secara kebetulan berkumpul menjadi satu. Namun, seberapa tepat tingkat penguatan kecerahan akibat lensa gravitasi pada posisi Earendel masih belum pasti. Margin kesalahannya saat ini masih terlalu besar.
Kita perlu mengetahui seberapa besar kecerahan yang "digelembungkan" oleh lensa gravitasi untuk dapat mengoreksinya dan mengetahui kecerahan asli benda langit ini. Hingga saat ini, perkiraan yang ada masih terbagi; ada teori yang menyebutkan bahwa bintang yang aslinya jauh lebih redup diperkuat 4.000 hingga 40.000 kali lipat karena kebetulan ekstrem, sementara teori lain membantah hal tersebut dan menyatakan bahwa itu adalah gugus bintang yang aslinya memang lebih terang dan hanya mengalami penguatan kecerahan yang moderat.
Setelah itu, James Webb juga mengarahkan pandangannya ke Earendel. Dalam analisis awal, para astronom hanya melakukan analisis gambar dan fotometri. Kemudian, dengan memperkirakan seberapa besar kecerahan bintang tersebut diperkuat oleh lensa gravitasi, mereka memperkirakan ukuran potensial Earendel sekitar 4.000 AU. Ini berarti 4.000 kali lebih besar dari jarak Matahari-Bumi. Meskipun sangat besar, itu hanya dianggap sebagai satu bintang tunggal yang berukuran raksasa.
Pengamatan James Webb juga menunjukkan hasil bahwa Earendel mungkin merupakan bintang tipe B yang sangat besar dan terang. Bisa jadi itu adalah bintang yang sangat terang dan masif, hampir mendekati bintang generasi pertama yang baru tercipta di alam semesta purba. Namun, karena massa dan kecerahan yang diperkirakan terlalu besar, kemungkinan adanya sistem bintang ganda (biner) juga dipertimbangkan.
Namun, analisis spektrum James Webb yang lebih mendetail baru-baru ini mengungkapkan kemungkinan yang sama sekali berbeda. Ternyata bukan bintang tunggal, bukan pula sistem bintang ganda yang mempesona, melainkan kemungkinan sebuah gugus bintang primitif yang berisi jauh lebih banyak bintang. Earendel tampak lebih mirip dengan gugus bola (globular cluster) yang terbentuk di alam semesta purba.
Bintang memiliki spektrum yang berbeda saat berada sendiri dibandingkan saat berkumpul. Ketika bintang-bintang dengan suhu yang sedikit berbeda berkumpul, spektrum yang dipancarkan oleh masing-masing bintang bercampur menjadi koktail spektrum baru. Analisis kali ini menggunakan data spektrum inframerah dari NIRSpec milik James Webb. Dan terkonfirmasi bahwa bentuk spektrumnya sangat menyimpang dari karakteristik yang seharusnya dimiliki oleh sebuah bintang tunggal.
Bersama Earendel, terdapat titik-titik kecil yang mengisi gambar galaksi Sunrise Arc yang terdistorsi panjang. Titik-titik ini adalah objek yang diklasifikasikan sebagai gugus bintang sejak analisis pertama. Dalam analisis kali ini, dengan membandingkan spektrum Earendel dan titik-titik tersebut secara langsung, terlihat pola yang sangat mirip. Earendel bukanlah bintang tunggal, melainkan gugus bintang. Spektrum yang teramati paling baik dijelaskan jika diasumsikan bahwa baik Earendel maupun titik-titik tersebut adalah gugus bintang yang berisi kumpulan bintang dengan kandungan logam kurang dari 10% dari tingkat Matahari dan berusia lebih dari 30 juta tahun.
Dengan menambahkan halo materi gelap ke dalam perhitungan yang tidak dipertimbangkan dalam analisis awal, potensi ukuran Earendel pun berubah drastis. Dibandingkan dengan anggapan sebelumnya bahwa itu adalah bintang berukuran 4.000 AU, analisis ini menunjukkan kemungkinan bahwa Earendel adalah gugus bintang yang lebih besar dengan diameter mencapai 6,5 tahun cahaya. Jika sejak awal Earendel adalah gugus bola, itu berarti benda langit tersebut lebih terang daripada sekadar bintang tunggal. Menurut analisis kali ini, efek lensa gravitasi yang diperkirakan sebelumnya tampak agak berlebihan. Kecerahan Earendel sepertinya tidak meningkat hingga ribuan atau puluhan ribu kali lipat, melainkan diperkuat sekitar 43 hingga 67 kali lipat saja. Dan ini jauh lebih realistis.
Analisis tambahan ini menyesuaikan pergeseran merah Earendel ke tingkat 5.926. Jika ini benar, Earendel terletak pada jarak sekitar 27,3 miliar tahun cahaya, sedikit lebih dekat daripada jarak yang diketahui sebelumnya sebesar 28 miliar tahun cahaya. Tentu saja, ia masih berada di ujung terjauh alam semesta, namun jaraknya kini sedikit lebih dekat.
Mungkin terasa sedikit mengecewakan mengetahui bahwa ia bukanlah bintang terjauh melainkan sebuah gugus bintang. Namun dari sudut pandang astronomi, sama sekali tidak demikian. Sebaliknya, ini menjadi petunjuk penting untuk melacak evolusi galaksi dan alam semesta. Para astronom menganggap gugus bola sebagai benih galaksi sekaligus fosil evolusi galaksi. Dalam proses pembentukan galaksi di alam semesta awal, gugus bola terbentuk paling pertama. Gugus bola adalah fosil yang menyimpan kenangan kimiawi dari masa ketika galaksi baru saja terbentuk. Layaknya menjelajahi komet dan asteroid di ujung tata surya untuk mengetahui kelahiran dan asal-usul tata surya kita, gugus bola adalah petunjuk yang mengungkap kelahiran dan asal-usul galaksi.
Bahkan, Earendel menyimpan penampakan alam semesta dari masa lalu yang jauh, bahkan kurang dari 1 miliar tahun setelah Big Bang. Earendel membuktikan fakta bahwa pada masa ketika galaksi pertama kali terbentuk dalam sejarah alam semesta, gugus bola dengan kepadatan sangat tinggi sudah ada di dalamnya. Berbagai karakteristik Earendel yang diperkirakan kali ini sangat sesuai dengan penampakan gugus bintang bayi yang diprediksi oleh simulasi.
Sayangnya, jika Earendel akhirnya disimpulkan bukan sebagai bintang, gelar bintang terjauh yang pernah ditemukan umat manusia hingga saat ini mungkin akan jatuh ke tangan "Godzilla". Benar sekali. Nama bintang itu adalah Godzilla. Godzilla adalah bintang yang berjarak sekitar 10,9 miliar tahun cahaya, yang juga ditemukan berkat lensa gravitasi dramatis yang diciptakan oleh gugus galaksi PSZ1 G311.65-18.48. Di sekitar galaksi ini, terlihat gambar galaksi yang melengkung dengan jelas, dan para astronom menemukan bintang yang bersinar sangat terang di sana. Kecerahannya 50 juta kali lipat lebih terang dari Matahari kita. Para astronom memberi nama monster Godzilla pada bintang yang luar biasa ini. Galaksi jauh tempat bintang ini bersinar disebut galaksi Sunburst.
Namun, baru-baru ini kemungkinan bahwa Godzilla juga merupakan gugus bintang, bukan bintang tunggal, seperti halnya Earendel, mulai dibicarakan. Pengamatan VLT yang dilakukan baru-baru ini menunjukkan kemungkinan bahwa Godzilla sebenarnya adalah gugus bintang yang sangat muda, berusia sekitar 4 hingga 6 juta tahun dengan massa jutaan kali massa Matahari. Karena terlalu kaya akan kandungan oksigen, nitrogen, dan elemen berat lainnya yang tercipta dari ledakan supernova, serta kandungan helium yang tinggi, ia sulit dianggap sebagai bintang tunggal biasa. Oleh karena itu, para astronom cenderung lebih condong pada kemungkinan bahwa Godzilla juga merupakan gugus bintang tempat banyak bintang hidup bersama.
Pada akhirnya, dapat dikatakan bahwa kita belum menemukan bintang tunggal yang tidak diragukan lagi di luar jarak 10 miliar tahun cahaya. Meskipun kita berhasil menangkap objek yang berperan sebagai bintang tunggal di kegelapan alam semesta yang sangat jauh dengan bantuan lensa gravitasi dramatis yang terjadi secara kebetulan, analisis yang gigih akhirnya mengungkapkan satu per satu bahwa mereka bukanlah bintang, melainkan gugus bintang. Tentu saja, adanya gugus bintang berarti ada pula bintang-bintang yang membentuk gugus tersebut. Namun, karena jaraknya yang terlalu jauh, kita tidak bisa membedakan bintang individu satu per satu yang membentuk gugus tersebut. Gugus bintang di alam semesta awal tentu merupakan target yang menarik, tetapi karena jaraknya yang sangat jauh, kita terpaksa melihat gugus tersebut secara keseluruhan. Akibatnya, karakteristik unik dari masing-masing bintang bercampur menjadi satu, dan kita tidak bisa membedakan karakteristik bintang-bintang alam semesta awal satu per satu secara akurat.
Itulah sebabnya para astronom terus mencari bintang tunggal yang mungkin bersinar terang di ujung alam semesta dan menampakkan eksistensinya. Earendel yang asli, bintang kejora yang sesungguhnya di alam semesta, belum menampakkan dirinya kepada kita.
Referensi
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aded93
Siapakah penulis Ji Ung-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Saat kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', ia memiliki impian untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, ia menjadi asisten profesor di Fakultas Pendidikan Bebas Universitas Sejong, melakukan berbagai kegiatan komunikasi sains seperti ceramah dan menulis. Ia telah menulis buku seperti 'Potongan Alam Semesta Setiap Hari', 'Para Ilmuwan Alam Semesta yang Bersinar', 'Tidak Bisa Pergi Tapi Bisa Tahu', 'Pertanyaan Aneh yang Muncul Saat Melihat Alam Semesta', dan menerjemahkan buku-buku seperti 'Panduan Hitchhiker untuk Menjelajahi Alam Semesta yang Sesungguhnya', 'Bagaimana Saya Membunuh Pluto', 'Quantum Life', 'Cosmographic', dan lainnya.