Jejak Kelahiran Bintang Pertama Berhasil Ditemukan

Dahulu kala, sekitar 400 ribu tahun setelah terjadinya Big Bang, alam semesta masih berada dalam kegelapan. Tidak ada satu pun bintang atau bahkan galaksi pada saat itu. Yang ada hanyalah ruang-ruang yang diisi oleh gas hidrogen netral. Kapan bintang pertama lahir dan mulai menerangi alam semesta? Seperti apa bintang tersebut dan apa pengaruhnya terhadap kehidupan kita? Ini merupakan pertanyaan yang telah lama direnungkan oleh para astronom.

Beberapa waktu yang lalu, tim ilmuwan yang dipimpin oleh Judd Bowman, seorang astronom dari ASU School of Earth and Space Exploration, berhasil mendeteksi jejak keberadaan bintang-bintang pertama di alam semesta. Dengan menggunakan sinyal radio, mereka menemukan bukti bahwa bintang-bintang tersebut lahir sekitar 180 juta tahun setelah alam semesta tercipta.

img1

Lini masa alam semesta yang menunjukkan periode kelahiran bintang-bintang pertama. Kini telah diketahui bahwa bintang-bintang pertama lahir sekitar 180 juta tahun setelah terjadinya Big Bang. (Kredit: N.R. Fuller, National Science Foundation)


Astronomi Radio

Bagaimana caranya agar para astronom dapat mendeteksi keberadaan bintang-bintang pertama tersebut? Tim yang dipimpin oleh Judd Bowman menggunakan teleskop radio yang dilengkapi dengan spektrometer radio yang terletak di Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO) milik Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) di Australia Barat. Mereka melakukan sebuah eksperimen yang dinamakan “Experiment to Detect the Global EoR Signature (EDGES)” yang bertujuan untuk mengukur spektrum radio rata-rata di langit belahan selatan. Dari spektrum tersebut, mereka mencari ketidakseragaman kuat sinyal yang diterima sebagai fungsi panjang gelombang (atau frekuensi). Cara kerja dari instrumen ini mirip dengan radio atau televisi di rumahmu. Gelombang radio dari langit akan diterima oleh antena, diperkuat oleh penguat sinyal, lalu diubah menjadi sinyal digital dan direkam oleh komputer. Tentunya instrumen ini sudah diatur agar sangat sensitif sehingga menghasilkan pengukuran yang akurat. Sinyal radio yang dideteksi oleh spektrometer radio tersebut berasal dari gas hidrogen primordial yang mengisi alam semesta di masa muda dan terletak di ruang antar-bintang atau antar-galaksi.

Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di majalah Nature oleh Bowman beserta rekan penulisnya yaitu Alan Rogers dari Massachusetts Institute of Technology’s Haystack Observatory, Raul Monsalve dari University of Colorado, serta Thomas Mozdzen dan Nivedita Mahesh dari ASU’s School of Earth and Space Exploration.

img5

Pola sinyal radio yang dihasilkan oleh radiasi bintang-bintang pertama yang diserap oleh gas hidrogen primordial dan dipengaruhi oleh materi gelap. Perbedaan warna menunjukkan seberapa kuat materi gelap menyerap energi materi normal (baryon). Daerah berwarna biru menyerap lebih kuat daripada daerah berwarna merah. (Kredit: Rennan Barkana)


Penemuan yang Tidak Terduga

Hasil dari eksperimen tersebut mengonfirmasi prediksi teoretis tentang masa pembentukan dan karakteristik bintang-bintang pertama. “Hal yang terjadi pada masa ini adalah radiasi yang dihasilkan oleh bintang-bintang pertama diserap oleh gas hidrogen primordial. Dalam hal ini, kita akan dapat melihat siluet gas hidrogen di panjang gelombang radio. Ini merupakan bukti nyata pertama bahwa bintang-bintang tersebut mulai terbentuk dan memengaruhi medium di sekitarnya,” kata Rogers dari MIT’s Haystack Observatory. Sinyal yang diamati oleh tim astronom tersebut berada pada frekuensi 78 megahertz atau setara dengan masa ketika alam semesta baru berumur 180 juta tahun.

Studi ini juga mengungkap bahwa gas yang ada di alam semesta muda mungkin jauh lebih dingin daripada yang diprediksi sebelumnya. Ini mengindikasikan bahwa teori yang dipercaya astronom mungkin masih mengabaikan sesuatu yang signifikan, atau mungkin juga adanya suatu hukum fisika yang tidak standar. Lebih spesifik lagi, pada masa alam semesta dini, materi normal yang kita kenal (baryon) mungkin telah berinteraksi dengan materi gelap (dark matter) sehingga kehilangan energinya. Ini merupakan konsep yang pertama kali diajukan oleh Rennan Barkana dari Tel Aviv University. “Jika ide Barkana terbukti benar, maka kita telah menemukan sesuatu yang baru dan fundamental tentang materi gelap. Perlu diketahui bahwa materi gelap menyusun sekitar 85 persen dari seluruh materi yang ada di alam semesta,” kata Bowman.

Langkah selanjutnya dari penelitian tersebut adalah menggunakan instrumen lain untuk mengonfirmasi hasil deteksi tersebut dan meningkatkan performa instrumen, sehingga lebih banyak hal yang bisa dipelajari tentang karakteristik bintang-bintang pertama. Teleskop-teleskop radio baru seperti Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) dan Owens Valley Long Wavelength Array (OVRO-LWA) akan sangat membantu untuk mengembangkan penelitian tersebut lebih jauh lagi. Jika kamu tertarik untuk mengetahui tentang penelitian ini lebih jauh lagi, kamu dapat melihat videonya di sini.


Referensi:

  1. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180228131115.htm
  2. Bowman, J. D., Rogers, A. E. E., Monsalve, R. A., Mozdzen, T. J., Mahesh, N. (2018): An absorption profile centred at 78 megahertz in the sky-averaged spectrum, Nature, 555, 67-70.  DOI: 10.1038/nature25792
  3. Barkana, R. (2018): Possible interaction between baryons and dark-matter particles revealed by the first stars, Nature, 555, 71-74. DOI: 10.1038/nature25791

Penulis: Irham Taufik Andika
Editor: Fathin Qurratu Ainy

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

w

Connecting to %s