WASHINGTON - Para ilmuwan yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb telah mengidentifikasi galaksi kuno dan jauh yang memberikan bukti bahwa periode transisi penting yang membawa alam semesta awal keluar dari "zaman kegelapannya" terjadi lebih cepat dari yang diperkirakan sebelumnya.

Webb, yang dengan mengintip melintasi jarak kosmik yang luas melihat jauh ke masa lalu, mengamati galaksi yang disebut JADES-GS-z13-1 karena keberadaannya sekitar 330 juta tahun setelah peristiwa Big Bang yang memulai alam semesta sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, kata para peneliti.

Sebagai perbandingan, Bumi berusia sekitar 4,5 miliar tahun. Alam semesta diperkirakan mengalami ekspansi cepat dan eksponensial dalam sepersekian detik setelah Big Bang.

Setelah mendingin secara memadai, ada periode yang disebut zaman kegelapan kosmik ketika alam semesta bayi diselimuti kabut gas hidrogen yang pekat dalam keadaan netral secara elektrik.

Apa yang terjadi setelah itu adalah masa yang disebut zaman reionisasi ketika alam semesta pertama kali mulai bersinar. Webb memperoleh bukti bahwa JADES-GS-z13-1, salah satu galaksi paling awal yang diketahui, telah melakukan transisi ke zaman ini.

"Dalam JADES-GS-z13-1, Webb telah mengonfirmasi salah satu galaksi terjauh yang diketahui hingga saat ini," kata astrofisikawan Joris Witstok dari Cosmic Dawn Center Universitas Kopenhagen dan Institut Niels Bohr, penulis utama studi yang dipublikasikan dalam jurnal Nature.

"Tidak seperti galaksi lain yang jaraknya sama, galaksi ini menunjukkan tanda yang sangat jelas dan jelas yang menunjukkan galaksi tersebut mengandung sumber radiasi ultraviolet yang sangat kuat dan telah memulai reionisasi lebih awal," kata Witstok.

Waktu ketika bintang, lubang hitam, dan galaksi pertama di alam semesta terbentuk disebut fajar kosmik. Saat terbentuk, radiasi ultraviolet yang dipancarkannya mengubah gas hidrogen netral secara kimiawi dalam proses yang disebut reionisasi dan memungkinkan cahaya ultraviolet keluar, yang secara efektif "menyalakan lampu" di kosmos.

"Alam semesta, setelah Big Bang, adalah sup hidrogen, helium, dan materi gelap, yang perlahan mendingin. Akhirnya, alam semesta berada dalam keadaan yang sepenuhnya tidak tembus cahaya terhadap radiasi ultraviolet yang kuat. Hidrogen melayang dalam keadaan netral, yang berarti setiap atom hidrogen kecil memiliki elektron yang terikat padanya," kata astrofisikawan dan rekan penulis studi Kevin Hainline dari Steward Observatory, Universitas Arizona.

"Namun, saat bintang dan galaksi pertama mulai terbentuk dari gas alam semesta awal ini, radiasi ultraviolet dari bintang muda dan lubang hitam supermasif yang tumbuh mulai menjatuhkan elektron dari atom hidrogen netral ini. Dan selama ratusan juta tahun alam semesta berubah dari buram menjadi cahaya ultraviolet menjadi transparan menjadi cahaya ultraviolet, seperti yang terjadi saat ini," kata Hainline.

Para peneliti mengatakan cahaya yang dideteksi Webb di galaksi ini mungkin berasal dari pembentukan bintang yang kuat di inti galaksi, keberadaan lubang hitam supermasif yang tumbuh di inti galaksi yang secara dahsyat melahap material di sekitarnya, atau kombinasi dari kedua faktor tersebut.

Galaksi ini berukuran sekitar 230 tahun cahaya, beberapa ratus kali lebih kecil dari Bima Sakti. Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam setahun, 5,9 triliun mil (9,5 triliun km).

Webb, yang diluncurkan oleh NASA pada tahun 2022 dan mulai beroperasi pada tahun 2023, telah mulai memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang alam semesta awal. Ia hanya menemukan empat galaksi yang berasal sedikit lebih awal dari galaksi ini, termasuk pemegang rekor saat ini yang diamati pada 294 juta tahun setelah Big Bang. Galaksi-galaksi tersebut belum menunjukkan bukti reionisasi.

Para peneliti terkejut saat mengetahui bahwa JADES-GS-z13-1 menunjukkan bukti tersebut - dalam bentuk gelembung besar hidrogen terionisasi yang mengelilinginya - karena reionisasi diperkirakan telah dimulai jutaan tahun kemudian.

"Banyak pengukuran independen telah menetapkan dengan tegas bahwa reionisasi tidak sepenuhnya selesai hingga alam semesta berusia sekitar satu miliar tahun - 700 juta tahun ebih lambat dari galaksi ini - menempatkan galaksi ini pada saat yang mungkin merupakan awal era reionisasi. Kapan tepatnya dimulai adalah salah satu pertanyaan besar yang belum terjawab dalam kosmologi," kata Witstok.