Hubble Ultra Deep Field, Pemandangan Terjauh Alam Semesta

Kredit: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) dan Tim HUDF

Para astronom di Space Telescope Science Institute (STScI) telah mempublikasikan potret terjauh dari wilayah alam semesta teramati yang pernah dicapai oleh umat manusia. Disebut Hubble Ultra Deep Field (HUDF), tangkapan gambar selama satu juta detik ini mengungkap galaksi-galaksi pertama yang menyembul dari “zaman kegelapan”, sebuah era tak lama setelah Big Bang ketika bintang-bintang pertama kembali memanaskan dan menyinari alam semesta yang dingin dan gelap. HUDF menawarkan wawasan baru tentang jenis objek yang menerangi alam semesta di masa lampau.

Pemandangan bersejarah ini adalah dua gambar terpisah yang diambil oleh instrumen Advanced Camera for Surveys (ACS) dan Near Infrared Camera dan Multi-object Spectrometer (NICMOS) Teleskop Antariksa Hubble. Kedua gambar mengungkap eksistensi galaksi-galaksi yang terlalu redup untuk diamati oleh jajaran teleskop berbasis darat atau bahkan bidang pandang Hubble sebelumnya, Hubble Deep Fields (HDFs).

“Hubble membawa kita ke puncak Big Bang itu sendiri,” ungkap penanggung jawab proyek HUDF Massimo Stiavelli dari STScI di Baltimore Maryland. Kombinasi gambar ACS dan NICMOS akan digunakan untuk mencari galaksi yang telah eksis antara 400-800 juta tahun (sesuai dengan kisaran nilai pergeseran merah, 7-12) setelah Big Bang. Pertanyaan kunci yang harus dijawab oleh tim adalah apakah alam semesta tampak sama ketika baru berusia antara 1-2 miliar tahun.

Gambar Hubble Ultra Deep Field yang menangkap sekitar 10.000 galaksi

Bidang pandang HUDF mengandung sekitar 10.000 galaksi. Dalam gambar berbasis darat, bidang langit lokasi galaksi-galaksi berada yang hanya sepersepuluh diameter Bulan purnama di langit Bumi, sebagian besar hampa. Wilayah bidang pandang HUDF berada di bawah rasi Orion.

Gambar final ACS yang dihimpun oleh Anton Koekemoer dari STScI dipenuhi berbagai galaksi dari berbagai ukuran, bentuk dan warna. Selain melimpah dengan galaksi klasik tipe spiral dan elips, ada pula galaksi-galaksi aneh yang seolah mengotori bidang pandang. Beberapa terlihat seperti tusuk gigi, sementara yang lain seperti mata rantai gelang. Beberapa dari mereka terlihat berinteraksi secara gravitasi. Bentuk aneh mereka sama sekali tidak bisa dibandingkan dengan kemasyhuran galaksi spiral dan elips yang kita lihat hari ini. Galaksi-galaksi aneh ini menandai masa ketika alam semesta lebih kacau, yang selanjutnya mengarah ke keteraturan struktur galaksi.

Diinstal pada tahun 2002, bidang pandang dan sensitivitas ACS  dua kali lebih baik daripada instrumen lama Wide Field Planetary Camera 2 yang diinstal di Teleskop Antariksa Hubble pada tahun 1993. “Efisiensi ACS dalam penemuan-penemuan besar sedang dieksploitasi dalam survei langit seperti HUDF,” kata Stiavelli.

NICMOS menatap kosmos lebih jauh daripada ACS. NICMOS mengungkap galaksi-galaksi terjauh yang pernah diamati, karena ekspansi kosmos telah membentangkan cahaya ke bagian spektrum inframerah-dekat. “NICMOS menyediakan konten ilmiah tambahan krusial untuk studi kosmologis HUDF,” jelas Rodger Thompson, peneliti utama NICMOS dari Universitas Arizona. ACS memang telah menemukan galaksi yang telah eksis 800 juta tahun setelah Big Bang (pada nilai pergeseran merah 7), tetapi NICMOS mungkin telah melihat galaksi yang sudah eksis hanya 400 juta tahun setelah kelahiran kosmos (pada nilai pergeseran merah 12). Thompson harus mengkonfirmasi penemuan NICMOS dengan studi tindak lanjut.

“Gambar-gambar itu seolah mempersiapkan langkah estafet berikutnya, dari NICMOS Teleskop Antariksa Hubble ke Teleskop Antariksa James Webb,” Thompson menambahkan. “Gambar NICMOS menjangkau ke jarak dan waktu yang akan ditelusuri oleh Webb dengan sensitivitas yang jauh lebih tajam.” Selain galaksi-galaksi jauh, gelombang inframerah yang lebih panjang lebih sensitif terhadap galaksi yang secara intrinsik merah, seperti galaksi elips dan galaksi yang memiliki warna merah karena tingginya tingkat penyerapan debu.

Seluruh bidang pandang HUDF juga diamati menggunakan kamera canggih spektograf “grisma”, prisma hibrida dan kisi difraksi. “Spektrum grisma telah menghasilkan identifikasi sekitar seribu objek. Termasuk di antaranya adalah beberapa titik cahaya merah dan redup dalam gambar ACS, kandidat utama untuk galaksi jauh,” kata Sangeeta Malhotra, peneliti utama studi tindak lanjut grima ACS Ultra Deep Field dari STScI. “Berdasarkan identifikasi itu, beberapa objek di antaranya adalah galaksi-galaksi terjauh dan termuda yang pernah diamati. Spektrum grisma juga membedakan antara jenis objek sangat merah lainnya, seperti galaksi merah berdebu berusia tua, quasar dan bintang katai dingin.”

Evolusi galaksi terjadi begitu cepat, sehingga perubahan terpenting mereka berlangsung dalam satu miliar tahun setelah Big Bang. “Meskipun HDF mampu mengungkap galaksi-galaksi saat mereka masih muda, HUDF mengungkap mereka sebagai balita yang terjerat dalam periode perubahan perkembangan yang cepat,” pungkas Stiavelli.

Instrumen ACS Hubble memungkinkan para astronom untuk melihat galaksi yang 2-4 kali lebih redup dan sangat sensitif terhadap radiasi inframerah-dekat yang memungkinkan para astronom untuk “memetik” beberapa galaksi pertama penghuni kosmos. HUDF akan memegang rekor sebagai pemandangan terjauh kosmos sampai NASA dan ESA meluncurkan Teleskop Antariksa James Webb.

Meskipun saat ini jajaran teleskop berbasis darat telah mengintip objek yang eksis hanya 500 juta tahun setelah big bang (pada nilai pergeseran merah 10), mereka membutuhkan bantuan dari efek pelensaan gravitasi. Namun ACS dapat mengungkap galaksi tipikal pada jarak yang sangat jauh ini. Bahkan teleskop berbasis darat optik adaptif yang jauh lebih besar tidak bisa mereproduksi pemandangan seperti itu. Gambar ACS membutuhkan serangkaian eksposur yang diambil selama 400 kali orbit Hubble mengitari Bumi.

Observasi HUDF dimulai tanggal 24 September 2003 dan berakhir 16 Januari 2004. Kamera ACS seukuran bilik telepon mampu menangkap foton cahaya purba yang telah menjelajahi alam semesta bahkan sebelum Bumi eksis. Foton cahaya dari benda langit paling redup tiba layaknya tetesan satu foton per menit, dibandingkan dengan jutaan foton per menit dari galaksi yang lebih dekat.

Sama seperti HDF, data terbaru ini diharapkan dapat menggembleng komunitas astronomi dan menghasilkan puluhan makalah ilmiah yang akan menawarkan wawasan baru tentang kelahiran dan evolusi galaksi.

Ditulis oleh: Staf hubblesite.org

Sumber: HUBBLE'S DEEPEST VIEW EVER OF THE UNIVERSE UNVEILS EARLIEST GALAXIES

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa