Galaksi besar di Alam Semesta awal membentuk bintang pada klip yang jauh lebih pantas daripada yang mereka lakukan hari ini - mewujudkan setara dengan seribu matahari baru setiap tahun. Kadar ini mencapai puncaknya 3 miliar tahun setelah Big Bang, dan menjelang 6 miliar tahun, galaksi telah mencipta sebahagian besar bintang mereka.
Pemerhatian baru dari Teleskop Angkasa Hubble menunjukkan bahawa walaupun galaksi kerdil - kelompok kecil berjisim rendah beberapa bilion bintang - menghasilkan bintang dengan kadar yang cepat, memainkan peranan yang lebih besar daripada yang diharapkan dalam sejarah awal Alam Semesta.
Hari ini, kita cenderung melihat galaksi kerdil menempel pada galaksi yang lebih besar, atau kadang-kadang diliputi di dalamnya, dan bukannya wujud sebagai koleksi bintang-bintang yang menyala-nyala saja. Tetapi ahli astronomi mengesyaki bahawa kerdil di awal Alam Semesta dapat menyerahkan bintang dengan cepat. Masalahnya, kebanyakan gambar tidak cukup tajam untuk menunjukkan galaksi samar dan jauh yang perlu kita perhatikan.
"Kami sudah mengesyaki bahawa galaksi pecah bintang kerdil akan menyumbang kepada gelombang awal pembentukan bintang, tetapi ini adalah kali pertama kami dapat mengukur kesan sebenarnya," kata pengarang utama Hakim Atek dari Politeknik École Fédérale de Lausanne (EPFL) dalam siaran akhbar. "Mereka tampaknya memiliki peranan yang sangat mengejutkan untuk dimainkan pada zaman di mana Alam Semesta membentuk sebahagian besar bintangnya."
Kajian sebelumnya mengenai galaksi starburst di Alam Semesta awal cenderung kepada galaksi besar, meninggalkan sejumlah besar galaksi kerdil yang ada pada era ini. Tetapi kemampuan sensitif Hubble's Wide Field Camera 3 yang sangat sensitif kini membolehkan para astronom mengintip galaksi kerdil berjisim rendah di Alam Semesta yang jauh.
Atek dan rakannya melihat 1000 galaksi dari kira-kira tiga bilion tahun hingga 10 bilion tahun selepas Big Bang. Mereka menggali data mereka, untuk mencari garis H-alpha: garis spektrum berwarna merah pekat, yang berlaku apabila elektron hidrogen jatuh dari tahap tenaga terendah ketiga hingga kedua.
Di kawasan pembentuk bintang, gas di sekitarnya terus diionisasi oleh sinaran dari bintang yang baru terbentuk. Setelah gas diionisasi, nukleus dan elektron yang dikeluarkan dapat bergabung semula untuk membentuk atom hidrogen baru dengan elektron biasanya dalam keadaan tenaga yang lebih tinggi. Elektron ini kemudian akan kembali ke keadaan tanah, suatu proses yang menghasilkan pelepasan H-alpha sekitar separuh masa.
Jadi garis H-alpha adalah penyiasatan pembentukan bintang yang berkesan dan kecerahan garis H-alpha (yang jauh lebih mudah dikesan daripada kontinum yang samar-samar, hampir tidak dapat dilihat) adalah penyiasatan yang berkesan terhadap kadar pembentukan bintang. Dari baris tunggal ini, Attek dan rakan sekerja mendapati bahawa kadar bintang dihidupkan pada kerdil awal sangat tinggi.
"Galaksi-galaksi ini membentuk bintang dengan cepat sehingga mereka benar-benar dapat menggandakan jisim bintang mereka hanya dalam 150 juta tahun - keuntungan dalam massa bintang ini memerlukan galaksi yang paling normal 1-3 bilion tahun," kata pengarang bersama Jean-Paul Kneib, juga EPFL.
Pasukan ini belum tahu mengapa galaksi kecil ini menghasilkan sebilangan besar bintang. Secara umum, ledakan pembentukan bintang dianggap mengikuti peristiwa yang agak huru-hara seperti penggabungan galaksi atau kejutan supernova. Tetapi dengan terus mempelajari galaksi kerdil ini, para astronom berharap dapat menjelaskan evolusi galaksi dan membantu melukis gambaran peristiwa yang konsisten di awal Alam Semesta.
Makalah ini telah diterbitkan hari ini di Jurnal Astrofizik dan boleh dilihat di sini. Hubblecast terbaru (di bawah) juga merangkumi hasil yang menarik ini.
