Kredit gambar: ESO
Walaupun alam semesta pada masa ini adalah warna krem secara keseluruhan, warna ini lebih biru, menurut para astronom dengan European Southern Observatory. Ahli astronomi menentukan jarak dan warna hingga 300 galaksi yang terkandung dalam tinjauan Hubble Deep Sky, yang melihat secara mendalam wilayah langit di buruj selatan Tuscanae.
Pasukan ahli astronomi antarabangsa [1] telah menentukan warna Alam Semesta ketika masih muda. Walaupun Alam Semesta sekarang berwarna kuning air, jauh lebih kabur di masa lalu, pada masa ketika berusia hanya 2.500 juta tahun.
Ini adalah hasil analisis yang luas dan menyeluruh terhadap lebih dari 300 galaksi yang terlihat di kawasan langit selatan yang kecil, yang disebut Hubble Deep Field South. Matlamat utama kajian lanjutan ini adalah untuk memahami bagaimana kandungan bintang Alam Semesta berkumpul dan berubah dari masa ke masa.
Ahli astronomi Belanda, Marijn Franx, seorang anggota pasukan dari Balai Cerap Leiden (Belanda), menjelaskan: “Warna biru Alam Semesta awal disebabkan oleh cahaya biru terutama dari bintang muda di galaksi. Warna merah dari Space Magazine disebabkan oleh bilangan bintang yang lebih tua dan lebih merah yang lebih besar. "
Ketua pasukan, Gregory Rudnick dari Astrofizik Institut Max-Planck (Garching, Jerman) menambah: "Oleh kerana jumlah cahaya di Alam Semesta pada masa lalu hampir sama dengan hari ini dan bintang biru muda memancarkan lebih banyak lagi cahaya daripada bintang merah tua, pasti ada bintang yang jauh lebih sedikit di Alam Semesta muda daripada yang ada sekarang. Penemuan baru kami menunjukkan bahawa sebahagian besar bintang di Alam Semesta terbentuk agak lambat, tidak lama sebelum Matahari kita dilahirkan, ketika Alam Semesta berusia sekitar 7,000 juta tahun. "
Hasil baru ini didasarkan pada data unik yang dikumpulkan selama lebih dari 100 jam pemerhatian dengan instrumen multi-mod ISAAC di Teleskop Sangat Besar ESO (VLT), sebagai sebahagian daripada projek penyelidikan utama, Faint InfraRed Extragalactic Survey (FIRES). Jarak ke galaksi dianggarkan dari kecerahannya dalam jalur panjang gelombang inframerah optik yang berbeza.
Memerhati Alam Semesta awal
Sekarang telah diketahui bahawa Matahari terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Tetapi bilakah sebilangan besar bintang lain di Galaxy rumah kita terbentuk? Dan bagaimana dengan bintang di galaksi lain? Ini adalah beberapa persoalan penting dalam astronomi masa kini, tetapi ia hanya dapat dijawab melalui pemerhatian dengan teleskop terbesar di dunia.
Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan melihat Alam Semesta yang sangat muda - dengan melihat ke masa lalu. Untuk ini, para astronom memanfaatkan fakta bahawa cahaya yang dipancarkan oleh galaksi yang sangat jauh bergerak lama sebelum sampai ke kita. Oleh itu, apabila ahli astronomi melihat objek terpencil seperti itu, mereka melihatnya seperti yang telah lama muncul.
Walau bagaimanapun, galaksi terpencil ini sangat samar, dan pemerhatian ini sukar dilakukan secara teknikal. Komplikasi lain ialah, kerana pengembangan Alam Semesta, cahaya dari galaksi-galaksi tersebut dialihkan ke arah panjang gelombang yang lebih panjang [2], di luar jarak panjang gelombang optik dan ke kawasan inframerah.
Untuk mengkaji galaksi awal dengan terperinci, para astronom mesti menggunakan teleskop darat terbesar, mengumpulkan cahaya samar mereka semasa pendedahan yang sangat lama. Selain itu mereka mesti menggunakan alat pengesan sensitif inframerah.
Teleskop sebagai mata gergasi
"Hubble Deep Field South (HDF-S)" adalah bahagian langit yang sangat kecil di buruj selatan Tucanae ("the Toucan"). Ia dipilih untuk kajian yang sangat terperinci dengan Teleskop Angkasa Hubble (HST) dan teleskop lain yang kuat. Imej optik bidang ini yang diperoleh oleh HST mewakili jumlah masa pendedahan 140 jam. Banyak teleskop darat juga memperoleh gambar dan spektrum objek di kawasan langit ini, khususnya teleskop ESO di Chile.
Luas langit 2.5 x 2.5 arcmin2 ke arah HDF-S diperhatikan dalam konteks kajian menyeluruh (Faint InfraRed Extragalactic Survey; FIRES, lihat ESO PR 23/02). Ia sedikit lebih besar daripada bidang yang diliputi oleh kamera WFPC2 di HST, tetapi masih 100 kali lebih kecil daripada kawasan yang dipelihara oleh bulan purnama.
Setiap kali medan ini dapat dilihat dari Observatorium Paranal ESO dan keadaan atmosfera optimum, para astronom ESO menunjukkan teleskop VLT ANTU 8.2-m ke arah ini, mengambil gambar inframerah dekat dengan instrumen mod pelbagai ISAAC. Secara keseluruhan, medan itu diperhatikan selama lebih dari 100 jam dan gambar yang dihasilkan (lihat ESO PR 23/02), adalah pemandangan dasar tanah yang paling dalam di jalur J-dan inframerah dekat inframerah. Imej band Ks adalah yang terdalam yang pernah diperoleh dari medan langit mana pun di jalur spektrum ini, sama ada dari tanah atau dari angkasa.
Data unik ini memberikan pandangan yang luar biasa dan kini telah memungkinkan kajian populasi galaksi yang belum pernah terjadi sebelumnya di Alam Semesta muda. Memang, kerana keadaan penglihatan yang luar biasa di Paranal, data yang diperoleh dengan VLT memiliki ketajaman gambar yang sangat baik ("melihat" 0,48 arcsec) dan dapat digabungkan dengan data optik HST dengan hampir tidak kehilangan kualiti.
Warna lebih biru
Ahli astronomi dapat mengesan dengan jelas kira-kira 300 galaksi pada gambar ini. Untuk masing-masing, mereka mengukur jarak dengan menentukan pergeseran merah [2]. Ini dilakukan dengan kaedah yang baru diperbaiki berdasarkan perbandingan kecerahan setiap objek dalam semua jalur spektrum individu dengan sekumpulan galaksi berdekatan.
Dengan cara ini, galaksi dijumpai di lapangan dengan pergeseran merah setinggi z = 3.2, sesuai dengan jarak sekitar 11.500 juta tahun cahaya. Dengan kata lain, para astronom melihat cahaya galaksi-galaksi yang sangat jauh ini ketika alam semesta baru berusia sekitar 2,2 miliar tahun.
Para astronom seterusnya menentukan jumlah cahaya yang dipancarkan oleh setiap galaksi sedemikian rupa sehingga kesan dari pergeseran merah itu "dihilangkan". Artinya, mereka mengukur jumlah cahaya pada panjang gelombang yang berbeda (warna) seperti yang akan direkam oleh seorang pemerhati di dekat galaksi itu. Ini, tentu saja, hanya merujuk kepada cahaya dari bintang-bintang yang tidak dikaburkan oleh debu.
Menyimpulkan cahaya yang dipancarkan pada panjang gelombang yang berbeza oleh semua galaksi pada zaman kosmik tertentu, para astronom kemudian juga dapat menentukan warna rata-rata Alam Semesta ("warna kosmik") pada zaman itu. Lebih-lebih lagi, mereka dapat mengukur bagaimana warna itu berubah, seiring Semesta semakin tua.
Mereka menyimpulkan bahawa warna kosmik semakin merah seiring berjalannya waktu. Terutama, masa ini lebih kabur; sekarang, pada usia hampir 14.000 juta tahun, Alam Semesta mempunyai sejenis warna krem.
Bilakah bintang terbentuk?
Perubahan warna kosmik dengan waktu mungkin menarik dengan sendirinya, tetapi ia juga merupakan alat penting untuk menentukan seberapa cepat bintang-bintang berkumpul di Alam Semesta.
Memang, sementara pembentukan bintang dalam galaksi individu mungkin mempunyai sejarah yang rumit, kadang-kadang mempercepat menjadi "pecah bintang" yang benar, pemerhatian baru - sekarang berdasarkan banyak galaksi - menunjukkan bahawa "sejarah rata-rata" pembentukan bintang di Alam Semesta adalah jauh lebih sederhana. Ini terbukti dengan perubahan warna kosmik yang halus dan diperhatikan ketika Alam Semesta menjadi semakin tua.
Dengan menggunakan warna kosmik, para astronom juga dapat menentukan bagaimana usia rata-rata bintang-bintang yang agak tidak jelas di Alam Semesta berubah dengan masa. Oleh kerana alam semesta pada masa lalu jauh lebih biru daripada sekarang, mereka menyimpulkan bahawa alam semesta tidak menghasilkan sebilangan besar bintang biru (berjisim tinggi, berumur pendek) sekarang seperti sebelumnya, dan pada masa yang sama berwarna merah (jisim rendah , lama) bintang dari generasi awal pembentukan bintang masih ada. Biru, bintang besar mati lebih cepat daripada bintang merah, berjisim rendah, dan oleh kerana itu seiring bertambahnya usia sekumpulan bintang, bintang berumur pendek biru mati dan warna purata kumpulan menjadi lebih merah. Begitu juga Alam Semesta secara keseluruhan.
Tingkah laku ini mirip dengan trend penuaan di negara-negara Barat moden di mana kurang bayi dilahirkan daripada pada masa lalu dan orang hidup lebih lama daripada pada masa lalu, dengan kesan keseluruhan bahawa usia rata-rata penduduk meningkat.
Ahli astronomi menentukan berapa bintang yang telah terbentuk ketika Alam Semesta berusia sekitar 3,000 juta tahun. Bintang muda (berwarna biru) memancarkan lebih banyak cahaya daripada bintang yang lebih tua (lebih merah). Tetapi, kerana hanya ada cahaya yang banyak di Alam Semesta muda seperti yang ada sekarang - walaupun galaksi sekarang lebih merah - ini menunjukkan bahawa terdapat lebih sedikit bintang di Alam Semesta awal daripada hari ini. Kajian ini menunjukkan bahawa terdapat sepuluh kali lebih sedikit bintang pada waktu awal daripada yang ada sekarang.
Akhirnya, para ahli astronomi mendapati bahawa kira-kira separuh daripada bintang-bintang di galaksi yang diperhatikan telah terbentuk setelah masa alam semesta berusia sekitar setengah (7,000 juta tahun selepas Big Bang) seperti sekarang (14,000 juta tahun).
Walaupun hasil ini diperoleh dari kajian tentang medan langit yang sangat kecil, dan oleh itu mungkin tidak sepenuhnya mewakili Alam Semesta secara keseluruhan, hasil ini terbukti dapat bertahan di medan langit yang lain.
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
