Teori-teori semasa pembentukan galaksi didasarkan pada penggabungan hierarki entiti yang lebih kecil menjadi struktur yang lebih besar dan lebih besar, bermula dari kira-kira ukuran kluster globular bintang dan berakhir dengan kelompok galaksi. Menurut senario ini, diasumsikan tidak ada galaksi besar di alam semesta muda.
Walau bagaimanapun, pandangan ini mungkin perlu dikaji semula. Dengan menggunakan instrumen FORS2 multi-mod di Teleskop Sangat Besar di Paranal, sepasukan ahli astronomi Itali telah mengenal pasti empat galaksi terpencil, beberapa kali lebih besar daripada galaksi Bima Sakti, atau sebesar galaksi terberat di alam semesta masa kini. Galaksi-galaksi itu pasti terbentuk ketika Alam Semesta berusia sekitar 2.000 juta tahun, iaitu sekitar 12.000 juta tahun yang lalu.
Objek yang baru ditemui mungkin merupakan anggota populasi galaksi besar yang tidak dapat dikesan hingga kini.
Keberadaan sistem seperti ini menunjukkan bahawa penumpukan galaksi elips besar jauh lebih cepat di Alam Semesta awal daripada yang diharapkan dari teori semasa.
Penggabungan hierarki
Galaksi bagaikan pulau-pulau di Alam Semesta, terbuat dari bintang-bintang serta awan debu dan gas. Mereka datang dalam pelbagai saiz dan bentuk. Ahli astronomi umumnya membezakan antara galaksi lingkaran - seperti Bima Sakti kita sendiri, NGC 1232 atau galaksi Andromeda yang terkenal - dan galaksi elips, yang terakhir kebanyakannya mengandungi bintang tua dan mempunyai sedikit habuk atau gas. Beberapa galaksi adalah antara antara spiral dan elips dan disebut sebagai galaksi lentikular atau spheroidal.
Galaksi tidak hanya berbeza dari segi bentuknya, tetapi juga bervariasi dalam ukuran: ada yang mungkin "ringan" seperti gugus globular bintang di Bima Sakti kita (yakni mengandungi kira-kira setara dengan beberapa juta Matahari) sementara yang lain mungkin lebih besar daripada sejuta juta Matahari. Pada masa ini, lebih daripada separuh bintang di Alam Semesta terletak di galaksi spheroidal besar-besaran.
Salah satu persoalan terbuka utama astrofizik dan kosmologi moden adalah bagaimana dan kapan galaksi terbentuk dan berkembang bermula dari gas purba yang memenuhi Alam Semesta awal. Dalam teori semasa yang paling popular, galaksi di Alam Semesta tempatan adalah hasil proses yang agak perlahan di mana galaksi kecil dan kurang besar bergabung secara beransur-ansur untuk membangun galaksi yang lebih besar dan lebih besar. Dalam senario ini, yang digelar "penggabungan hierarki", Alam Semesta muda dihuni oleh galaksi kecil dengan sedikit jisim, sedangkan Alam Semesta sekarang mengandungi galaksi besar, tua dan besar - yang terakhir terbentuk pada tahap akhir proses pemasangan perlahan.
Sekiranya senario ini benar, maka seseorang tidak boleh menemui galaksi elips besar di alam semesta muda. Atau, dengan kata lain, kerana kelajuan cahaya yang terbatas, semestinya tidak ada galaksi besar yang sangat jauh dari kita. Dan sesungguhnya, hingga kini tidak ada galaksi elips lama yang diketahui melampaui galaksi radio pada pergeseran merah 1.55 yang ditemui hampir sepuluh tahun yang lalu.
Tinjauan K20
Untuk lebih memahami proses pembentukan galaksi dan untuk memastikan sama ada senario penggabungan hierarki itu berlaku, satu pasukan astronomi Itali dan ESO menggunakan Teleskop Sangat Besar ESO sebagai "mesin masa" untuk mencari galaksi elips yang sangat jauh. Walau bagaimanapun, ini tidak remeh. Galaksi elips yang jauh, dengan kandungan bintang lama dan merah, mestilah objek yang sangat samar pada panjang gelombang optik kerana sebahagian besar cahaya mereka dipindahkan ke bahagian inframerah spektrum. Oleh itu, galaksi elips jarak jauh adalah antara sasaran pemerhatian yang paling sukar walaupun untuk teleskop terbesar; ini juga mengapa rekod redhift 1.55 bertahan begitu lama.
Tetapi cabaran ini tidak menghalang para penyelidik. Mereka memperoleh spektroskopi optik mendalam dengan instrumen FORS2 multi-mod pada VLT untuk sampel 546 objek samar yang dijumpai di kawasan langit 52 arcmin2 (atau sekitar sepersepuluh dari kawasan Bulan Purnama) yang dikenali sebagai medan K20, dan yang sebahagiannya bertindih dengan kawasan BARANG-Selatan. Ketekunan mereka membuahkan hasil dan mereka dihargai dengan penemuan empat galaksi besar dan besar dengan pergeseran merah antara 1.6 dan 1.9. Galaksi-galaksi ini dapat dilihat ketika Alam Semesta hanya sekitar 25% dari usia sekarang 13,700 juta tahun.
Untuk salah satu galaksi, pasukan K20 juga mendapat manfaat daripada pangkalan data spektrum yang tersedia untuk umum di kawasan BARANG-Selatan yang diambil oleh pasukan ESO / BARANG.
Populasi galaksi baru
Oleh itu, galaksi yang baru ditemui dapat dilihat ketika Alam Semesta berusia sekitar 3.500 juta tahun, iaitu 10.000 juta tahun yang lalu. Tetapi dari spektrum yang diambil, nampaknya galaksi ini mengandungi bintang dengan usia antara 1,000 dan 2,000 juta tahun. Ini menunjukkan bahawa galaksi mesti terbentuk sebelumnya, dan pada dasarnya mereka mesti menyelesaikan perhimpunan mereka pada ketika Alam Semesta baru berusia 1.500 hingga 2.500 juta tahun.
Galaksi nampaknya mempunyai jisim lebih dari seratus ribu juta jisim suria dan oleh itu ia berukuran sama dengan galaksi paling besar di Alam Semesta sekarang. Gambar pelengkap yang diambil dalam tinjauan BARANG ("The Great Observatories Origins Deep Survey") oleh Hubble Space Telescope menunjukkan bahawa galaksi-galaksi ini mempunyai struktur dan bentuk yang kurang lebih sama dengan galaksi elips masa kini.
Oleh itu, pemerhatian baru telah menunjukkan populasi baru galaksi yang sangat tua dan besar.
Kewujudan galaksi sferoidal besar dan lama di Alam Semesta awal menunjukkan bahawa pemasangan galaksi elips masa kini bermula lebih awal dan jauh lebih pantas daripada yang diramalkan oleh teori penggabungan hierarki. Kata Andrea Cimatti (INAF, Firenze, Itali), pemimpin pasukan: "Kajian baru kami sekarang menimbulkan persoalan mendasar tentang pemahaman dan pengetahuan kami mengenai proses yang mengatur genesis dan sejarah evolusi Alam Semesta dan strukturnya."
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
