Ini adalah fakta yang terkenal di kalangan ahli astronomi dan ahli kosmologi bahawa semakin jauh ke alam semesta yang anda lihat, semakin lama anda melihatnya. Dan ahli astronomi yang lebih dekat dapat melihat Big Bang, yang berlaku 13.8 bilion tahun yang lalu, semakin menarik penemuan ini. Penemuan inilah yang paling banyak mengajar kita mengenai masa-masa awal Alam Semesta dan evolusi berikutnya.
Sebagai contoh, saintis yang menggunakan Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) dan Magellan Telescope baru-baru ini mengamati Supermassive Black Hole (SMBH) yang paling awal hingga kini. Menurut kajian pasukan penemuan, lubang hitam ini kira-kira 800 juta kali jisim Matahari kita dan terletak lebih dari 13 bilion tahun cahaya dari Bumi. Ini menjadikan SMBH paling jauh, dan termuda, yang diperhatikan sehingga kini.
Kajian yang berjudul "Lubang hitam berjisim 800 juta suria di Alam Semesta yang sangat neutral dengan pergeseran merah 7.5", baru-baru ini muncul dalam jurnal Alam semula jadi. Diketuai oleh Eduardo Bañados, seorang penyelidik dari Carnegie Institution for Science, pasukan ini merangkumi anggota dari Makmal Jet Propulsion NASA, Institut Max Planck untuk Astronomi, Institut Astronomi dan Astrofizik Kavli, Balai Cerap Las Cumbres, dan beberapa universiti.
Seperti SMBH lain, penemuan khusus ini (ditetapkan J1342 + 0928) adalah quasar, kelas objek super terang yang terdiri daripada jurang hitam yang terdapat di tengah galaksi besar. Objek itu ditemui semasa tinjauan untuk objek jauh, yang menggabungkan data inframerah dari misi WISE dengan tinjauan darat. Pasukan itu kemudian menindaklanjuti data dari teleskop Magellan Carnegie Observatory di Chile.
Seperti semua objek kosmologi yang jauh, jarak J1342 + 0928 ditentukan dengan mengukur pergeseran merahnya. Dengan mengukur sejauh mana panjang gelombang cahaya objek diregangkan oleh pengembangan Alam Semesta sebelum sampai ke Bumi, para astronom dapat menentukan sejauh mana perjalanan harus sampai ke sini. Dalam hal ini, quasar memiliki pergeseran merah 7.54, yang bermaksud bahawa diperlukan lebih dari 13 miliar tahun untuk cahaya sampai ke kita.
Seperti yang dijelaskan oleh Xiaohui Fan dari Observatorium Steward University of Arizona (dan pengarang bersama kajian ini) dalam siaran akhbar Carnegie:
“Jarak yang sangat jauh ini menjadikan objek seperti itu sangat samar ketika dilihat dari Bumi. Kuarsa awal juga sangat jarang berlaku di langit. Hanya satu quasar yang diketahui ada pada pergeseran merah lebih besar dari tujuh sebelumnya sekarang, walaupun banyak pencarian. "
Memandangkan usia dan jisimnya, penemuan quasar ini cukup mengejutkan bagi pasukan kajian. Seperti yang dinyatakan oleh Daniel Stern, ahli astrofizik di Laboratorium Jet Propulsion NASA dan pengarang bersama kajian tersebut, dalam siaran akhbar NASA, "Lubang hitam ini tumbuh jauh lebih besar daripada yang kami harapkan hanya dalam 690 juta tahun setelah Big Bang, yang mencabar kami teori mengenai bagaimana lubang hitam terbentuk. "
Pada dasarnya, quasar ini ada pada saat Alam Semesta baru mulai muncul dari apa yang disebut oleh ahli kosmologi sebagai "Zaman Gelap". Dalam tempoh ini, yang bermula kira-kira 380,000 tahun hingga 150 juta tahun selepas Big Bang, kebanyakan foton di Alam Semesta berinteraksi dengan elektron dan proton. Akibatnya, sinaran pada masa ini tidak dapat dikesan oleh instrumen semasa kami - oleh itu namanya.
Alam Semesta kekal dalam keadaan ini, tanpa sumber bercahaya, sehingga graviti memusatkan bahan menjadi bintang dan galaksi pertama. Tempoh ini dikenali sebagai "Reinozation Epoch", yang berlangsung dari 150 juta hingga 1 miliar tahun setelah Big Bang dan dicirikan oleh bintang, galaksi dan kuarsa pertama yang terbentuk. Ini dinamakan begitu kerana tenaga yang dikeluarkan oleh galaksi kuno ini menyebabkan hidrogen neutral Alam Semesta menjadi teruja dan mengion.
Setelah Alam Semesta menjadi reionisasi, foton dapat bergerak bebas ke seluruh ruang dan Alam Semesta secara rasmi menjadi telus ke cahaya. Inilah yang menjadikan penemuan quasar ini begitu menarik. Seperti yang diperhatikan oleh pasukan, sebahagian besar hidrogen di sekitarnya adalah neutral, yang bermaksud bukan hanya quasar paling jauh yang pernah diperhatikan, tetapi juga satu-satunya contoh quasar yang wujud sebelum Alam Semesta menjadi reionisasi.
Dengan kata lain, J1342 + 0928 wujud dalam tempoh peralihan utama untuk Alam Semesta, yang kebetulan menjadi salah satu perbatasan astrofizik semasa. Seolah-olah ini tidak mencukupi, pasukan juga bingung dengan jisim objek. Agar lubang hitam menjadi sangat besar dalam tempoh awal Alam Semesta ini, semestinya ada syarat khas untuk membolehkan pertumbuhan pesat seperti itu.
Walau bagaimanapun, keadaan ini tetap menjadi misteri. Walau apa pun keadaannya, SMBH yang baru dijumpai ini nampaknya memakan bahan di pusat galaksi dengan kadar yang sangat mengejutkan. Dan sementara penemuannya telah menimbulkan banyak pertanyaan, dijangkakan bahawa penggunaan teleskop masa depan akan mengungkap lebih banyak mengenai quasar ini dan masa kosmologinya. Seperti yang dikatakan oleh Stern:
"Dengan beberapa kemudahan generasi berikutnya, yang lebih sensitif sedang dibina, kita dapat mengharapkan banyak penemuan menarik di alam semesta yang sangat awal pada tahun-tahun mendatang."
Misi generasi akan datang ini merangkumi misi Euclid Badan Angkasa Eropah dan Teleskop Penyiasatan Inframerah Lebar NASA (WFIRST). Walaupun Euclid akan mengkaji objek yang terletak 10 miliar tahun pada masa lalu untuk mengukur bagaimana tenaga gelap mempengaruhi evolusi kosmik, WFIRST akan melakukan tinjauan jarak dekat dengan inframerah luas untuk mengukur cahaya yang berasal dari satu bilion galaksi.
Kedua-dua misi tersebut diharapkan dapat mendedahkan lebih banyak objek seperti J1342 + 0928. Pada masa ini, saintis meramalkan bahawa hanya ada 20 hingga 100 quasar yang terang dan jauh seperti J1342 + 0928 di langit. Oleh itu, mereka sangat senang dengan penemuan ini, yang diharapkan dapat memberi kita maklumat mendasar mengenai Alam Semesta ketika ia hanya 5% dari zamannya sekarang.
