Melihat jauh ke dalam Alam Semesta yang dapat dilihat - dan dengan itu, kembali ke jangka masa paling awal - adalah perkara yang sangat menarik. Dengan berbuat demikian, para astronom dapat melihat galaksi-galaksi terawal di Alam Semesta dan mengetahui lebih lanjut mengenai bagaimana ia berkembang sepanjang masa. Dari ini, mereka tidak hanya dapat melihat bagaimana struktur berskala besar (seperti galaksi dan kelompok galaksi) terbentuk, tetapi juga peranan yang dimainkan oleh materi gelap.
Baru-baru ini, sebuah pasukan saintis antarabangsa menggunakan Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) untuk memerhatikan Alam Semesta ketika ia baru berusia 1.4 bilion tahun. Apa yang mereka perhatikan adalah "protocluster", rangkaian 14 galaksi yang terletak 12,4 miliar tahun cahaya yang akan bergabung. Ini akan menghasilkan pembentukan gugus galaksi besar, salah satu objek terbesar di Alam Semesta yang diketahui.
Kajian yang menggambarkan penemuan mereka, berjudul "Inti besar untuk sekumpulan galaksi pada pergeseran merah 4,3", baru-baru ini muncul dalam jurnal Alam semula jadi. Kajian ini diketuai oleh Tim Miller - ahli astronomi dari Universiti Dalhousie, Halifax, dan Universiti Yale - dan termasuk anggota dari Makmal Jet Propulsion NASA, Observatorium Selatan Eropah (ESO), Majlis Penyelidikan Nasional Kanada, Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian, Balai Cerap Astronomi Radio Nasional, dan pelbagai universiti dan institusi penyelidikan.
Seperti yang mereka nyatakan dalam kajian mereka, protokluster ini (ditunjuk SPT2349-56) pertama kali diperhatikan oleh Teleskop Kutub Selatan Yayasan Sains Nasional. Dengan menggunakan Atacama Pathfinder Experiment (APEX), pasukan melakukan pemerhatian susulan yang mengesahkan bahawa ia adalah sumber galaksi yang sangat jauh, yang kemudian diperhatikan dengan ALMA. Dengan menggunakan resolusi dan kepekaan ALMA yang unggul, mereka dapat membezakan galaksi individu.
Apa yang mereka dapati adalah bahawa galaksi-galaksi ini membentuk bintang pada kadar 1.000 kali lebih cepat daripada galaksi kita, dan dijejalkan di dalam kawasan ruang yang kira-kira tiga kali lebih besar dari Bima Sakti. Dengan menggunakan data ALMA, pasukan ini juga dapat membuat simulasi komputer yang canggih yang menunjukkan bagaimana koleksi galaksi semasa ini kemungkinan besar akan berkembang dan berkembang selama berbilion tahun.
Simulasi ini menunjukkan bahawa setelah galaksi ini bergabung, gugus galaksi yang dihasilkan akan menyaingi beberapa kelompok paling besar yang kita lihat di Space Magazine. Seperti yang dijelaskan oleh Scott Chapman, dan ahli astrofizik di Universiti Dalhousie dan pengarang bersama kajian ini:
"Setelah menangkap sekumpulan galaksi besar dalam bentuk formasi sangat luar biasa. Tetapi, hakikat bahawa ini terjadi begitu awal dalam sejarah alam semesta menimbulkan cabaran besar bagi pemahaman kita sekarang tentang bagaimana struktur terbentuk di alam semesta. "
Konsensus saintifik semasa di kalangan ahli astrofizik menyatakan bahawa beberapa juta tahun selepas Big Bang, bahan normal dan bahan gelap mula membentuk kepekatan yang lebih besar, akhirnya menimbulkan gugus galaksi. Objek-objek ini adalah struktur terbesar di Alam Semesta, yang mengandungi triliunan bintang, ribuan galaksi, sejumlah besar bahan gelap dan lubang hitam besar.
Walau bagaimanapun, teori dan model komputer semasa menunjukkan bahawa protokluster - seperti yang diperhatikan oleh ALMA - semestinya memerlukan masa lebih lama untuk berkembang. Oleh itu, menjumpai satu yang hanya berjumlah 1.4 bilion tahun selepas Big Bang cukup mengejutkan. Sebagai Tim Miller, yang kini merupakan calon doktor di Yale University, menunjukkan:
"Bagaimana perhimpunan galaksi ini menjadi begitu besar adalah misteri, ia tidak dibina secara beransur-ansur selama berbilion tahun, seperti yang diharapkan oleh ahli astronomi. Penemuan ini memberikan peluang yang luar biasa untuk mengkaji bagaimana kelompok galaksi dan galaksi besar mereka bergabung dalam lingkungan yang melampau ini. "
Melihat ke masa depan, Chapman dan rakan-rakannya berharap dapat melakukan kajian lanjutan SPT2349-56 untuk melihat bagaimana protokluster ini akhirnya menjadi gugusan galaksi. "ALMA memberi kami, untuk pertama kalinya, titik awal yang jelas untuk meramalkan evolusi gugus galaksi," katanya. "Seiring waktu, 14 galaksi yang kita amati akan berhenti membentuk bintang dan akan bertembung dan bergabung menjadi satu galaksi raksasa."
Kajian ini dan protokluster lain akan dimungkinkan berkat instrumen seperti ALMA, tetapi juga pemerhatian generasi seterusnya seperti Square Kilometer Array (SKA). Dilengkapi dengan susunan yang lebih sensitif dan model komputer yang lebih maju, para astronom mungkin dapat membuat garis masa yang benar-benar tepat mengenai bagaimana Alam Semesta kita menjadi seperti sekarang.
