Halo semua, semoga diberikan kesehatan selalu, aamiin. Dalam penemuan yang mengejutkan komunitas astronomi, sekelompok peneliti telah mengidentifikasi galaksi spiral raksasa bernama J0107a yang terbentuk hanya 2,6 miliar tahun setelah Big Bang. Yang membuat galaksi ini istimewa adalah keberadaan “batang galaksi” (galactic bar) yang stabil—struktur linier berisi bintang-bintang yang membentang di pusat galaksi—suatu fitur yang sebelumnya dianggap membutuhkan miliaran tahun untuk terbentuk. Penemuan ini, yang dipublikasikan dalam jurnal Nature, memaksa para ilmuwan mempertimbangkan kembali skenario pembentukan galaksi di alam semesta awal. Pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) dan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mengungkapkan bahwa J0107a bukan hanya memiliki struktur spiral yang sempurna, tetapi juga massa 10 kali lebih besar dari Bima Sakti dengan laju pembentukan bintang 300 kali lebih tinggi—sebuah paradoks bagi galaksi seumurannya.
Struktur yang Tak Terduga di Alam Semesta Awal
Batang galaksi pada J0107a merupakan fenomena yang menantang segala ekspektasi tentang evolusi galaksi di alam semesta muda. Struktur batang yang biasanya membutuhkan waktu stabilisasi 8-10 miliar tahun ini ternyata telah terbentuk sempurna hanya dalam 2,6 miliar tahun setelah Big Bang – suatu percepatan evolusi yang belum pernah terbayangkan sebelumnya. Data spektroskopi ALMA dengan resolusi 0.2 arcsecond mengungkapkan bahwa batang ini berfungsi sebagai “superhighway kosmik” yang mentransportasikan gas molekul dingin (terutama H₂ dan CO) ke pusat galaksi dengan kecepatan mencapai 600 massa matahari per tahun, menciptakan lingkungan dengan kepadatan gas 100-1000 kali lebih tinggi daripada galaksi spiral modern.
Yang lebih mencengangkan, analisis morfometri menggunakan algoritma machine learning pada citra JWST NIRCam menunjukkan bahwa batang J0107a memiliki rasio aspek (panjang terhadap lebar) 4:1 – nilai yang hampir identik dengan batang galaksi di alam semesta lokal seperti NGC 1300. Pola aliran gas yang terdeteksi oleh ALMA juga menunjukkan rotasi diferensial yang stabil, dengan dispersi kecepatan hanya ±25 km/s di sepanjang batang, mengindikasikan sistem yang jauh lebih teratur daripada prediksi model simulasi kosmologis untuk galaksi pada redshift z ≈ 2.
Tantangan bagi Teori Evolusi Galaksi
Keberadaan J0107a dapat menciptakan krisis paradigma dalam model ΛCDM yang telah menjadi standar kosmologi selama tiga dekade terakhir. Simulasi hidrodinamika seperti IllustrisTNG dan EAGLE secara konsisten menunjukkan bahwa pembentukan batang galaksi yang stabil seharusnya baru mungkin terjadi setelah redshift z < 1 (sekitar 6 miliar tahun lamanya setelah Big Bang), ketika turbulensi dari proses merger awal telah mereda. Namun, J0107a yang sudah memiliki batang sempurna pada z ≈ 2.6 memaksa kita untuk mempertimbangkan kembali seluruh kerangka waktu evolusi galaksi.
Tim peneliti mengembangkan model alternatif berbasis teori “kolaps cepat aliran dingin” (rapid cold-flow collapse), di mana J0107a terbentuk langsung dari jaringan filamen gas kosmik berskala megaparsec. Data ALMA menunjukkan bukti kuat berupa aliran gas akresi berskala besar (∼50 kiloparsec) dengan metallisitas seragam (0.3 Z☉) yang masuk ke galaksi secara koheren, tanpa tanda-tanda gangguan dari interaksi galaktik. Analisis kinematika mengungkap pola aliran radial yang teratur, sangat berbeda dengan karakteristik kacau yang biasanya terlihat pada galaksi pembentuk bintang di redshift tinggi.
Baca juga: Berapa Lama Matahari Akan Hidup? Jawaban Ilmiah Tentang Kehancurannya
Revolusi dalam Pemahaman Awal Alam Semesta
Penemuan J0107a membuka jendela baru tentang bagaimana struktur kosmik berskala besar terbentuk. Pengamatan lanjut dengan JWST MIRI mengungkap bahwa batang galaksi ini berperan sebagai “mesin penghasil bintang” yang efisien, dengan daerah pusat yang memancarkan energi setara dengan 500 massa matahari bintang baru per tahun. Spektroskopi resolusi tinggi menunjukkan garis emisi PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) yang kuat, indikator lingkungan pembentuk bintang yang ekstrem namun teratur.
Yang lebih mengejutkan lagi, analisis dinamis menunjukkan bahwa J0107a mungkin telah melalui periode “pematangan cepat” di mana seluruh struktur galaksi – termasuk lengan spiral dan bulge pusat – terbentuk dalam waktu kosmik yang singkat. Model numerik terbaru yang dikembangkan tim peneliti menunjukkan skenario di mana aliran gas kosmik berskala besar langsung mengondensasi menjadi cakram galaksi yang stabil, melewati fase proto-galaksi yang kacau yang biasanya diprediksi oleh teori.
Peran Batang Galaksi dalam Pembentukan Bintang
Batang pada J0107a ternyata menjadi mesin pembentuk bintang yang luar biasa efisien. Pengamatan JWST mengungkap daerah pusat galaksi yang memancarkan energi setara dengan 500 massa matahari bintang baru per tahun—angka yang fantastis dibandingkan dengan Bima Sakti yang hanya membentuk 1-2 massa matahari per tahun. Spektroskopi inframerah-menengah (MIRI) JWST mendeteksi garis emisi hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) yang mengindikasikan lingkungan pembentukan bintang yang ekstrem.
Yang unik, batang galaksi ini berperan sebagai “konveyor kosmik” yang secara aktif memompa gas molekul dingin (terdeteksi oleh ALMA melalui garis spektral CO(3-2)) ke wilayah inti. Simulasi dinamika gas menunjukkan bahwa aliran gas terfokus ini menciptakan kepadatan yang cukup tinggi untuk memicu pembentukan bintang secara eksplosif. “Ini seperti sistem perpipaan kosmik yang bekerja dengan presisi luar biasa,” kata anggota tim penelitian, menggambarkan bagaimana batang tersebut mengatur transportasi gas dengan efisiensi yang belum pernah terlihat di galaksi redshift tinggi lainnya.
Implikasi untuk Kosmologi Observasional
Keberhasilan mendeteksi J0107a membuka pintu untuk menemukan lebih banyak galaksi “terlalu dini” lainnya. Teknik kombinasi JWST-ALMA yang digunakan dalam penelitian ini—menggabungkan resolusi spasial 0,1 arcsecond JWST dalam inframerah-dekat dengan sensitivitas ALMA pada panjang gelombang milimeter—telah membuktikan diri sebagai metode ampuh untuk mempelajari dinamika galaksi awal. Tim berhasil memetakan kecepatan radial gas dengan presisi ±15 km/s, suatu pencapaian yang belum pernah dilakukan sebelumnya untuk objek pada redshift z > 2.
Penemuan ini juga menekankan pentingnya survei langit dalam seperti COSMOS-Web yang dilakukan JWST. Dari 876 galaksi redshift tinggi yang diidentifikasi dalam survei tersebut, 30% menunjukkan tanda-tanda struktur batang—angka yang jauh lebih tinggi dari prediksi teoritis. “Kami mungkin perlu merevisi seluruh garis waktu evolusi galaksi,” kata seorang kosmolog yang tidak terlibat dalam penelitian, menanggapi temuan ini.
Masa Depan Penelitian Galaksi Awal
Untuk menjawab misteri J0107a, para astronom telah mengajukan proposal pengamatan lanjutan menggunakan instrumen baru seperti Spektrograf Inframerah-Jauh (NIRSpec) JWST mode integral field unit (IFU) yang akan memberikan peta 3D distribusi gas dan bintang. Selain itu, teleskop generasi berikutnya seperti Extremely Large Telescope (ELT) dengan cermin 39 meter diharapkan dapat mengukur properti dinamis galaksi ini dengan resolusi yang lebih tajam.
Proyek-proyek seperti ATHENA (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics) juga diharapkan dapat mendeteksi emisi sinar-X dari inti galaksi aktif (AGN) yang mungkin tersembunyi di pusat J0107a. Pemahaman tentang hubungan antara batang galaksi, pembentukan bintang, dan pertumbuhan lubang hitam supermasif di alam semesta awal menjadi salah satu frontier terpenting dalam astrofisika modern.
Baca juga: Space Tourism: Mengubah Definisi Astronot dan Sumber Pajak Baru
Penutup
Penemuan J0107a telah mengguncang fondasi kosmologi galaksi, memaksa kita untuk mempertimbangkan bahwa alam semesta awal mungkin jauh lebih dinamis dan efisien dalam membentuk struktur kompleks daripada yang pernah dibayangkan. Galaksi spiral dengan batang yang stabil pada z ≈ 2 bukan lagi anomali, melainkan petunjuk bahwa proses pembentukan galaksi mungkin terjadi melalui multiple pathway—baik melalui merger hierarkis maupun kolaps langsung dari aliran gas kosmik.
Ketika JWST dan ALMA terus mengintip lebih dalam ke masa lalu kosmik, setiap penemuan baru seperti ini tidak hanya menjawab pertanyaan lama tetapi juga mengajukan pertanyaan baru yang lebih mendasar tentang asal-usul struktur kosmik dan tempat kita di dalamnya. Era baru dalam studi galaksi awal telah dimulai, dan J0107a mungkin hanya merupakan puncak dari gunung es penemuan revolusioner yang akan mengubah buku teks astronomi. Mungkin segitu saja yang dapat kami sampaikan. Mohon maaf apabila ada kesalahan kata dan penulisan. Sekian dan terima kasih.
Sumber:
- https://www.sciencealert.com/early-universes-milky-way-twin-looked-surprisingly-like-our-galaxy Terakhir akses: 30 Mei 2025.
- https://www.katakini.com/artikel/125619/astronom-temukan-galaksi-yang-bentuknya-seperti-bima-sakti-tetapi-lebih-masif/ Terakhir akses: 30 Mei 2025
- https://www.diyphotography.net/jwst-and-alma-spots-a-giant-barred-spiral-galaxy-j0107a/ Terakhir akses: 30 Mei 2025
- https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2025/20250522-alma.html Terakhir akses: 30 Mei 2025