Quintet JWST, Tabrakan Lima Galaksi di Usia Muda Alam Semesta

Tabrakan 5 Galaksi(NASA)

TIDAK lama ini para astronom menemukan sistem kosmik langka. Sistem ini merupakan tabrakan besar yang melibatkan minimal lima galaksi, terjadi sekitar 800 juta tahun setelah Big Bang.

Penemuan ini hasil penggabungan pengamatan Teleskop Luar Angkasa James Webb dan Teleskop Luar Angkasa Hubble.

Tabrakan antar galaksi memang diyakini sebagai salah satu mekanisme utama yang membentuk struktur galaksi pada era awal kosmos. Namun, kejadian tersebut relatif jarang diamati, terutama tabrakan multipel. 

Umumnya, penggabungan galaksi hanya melibatkan dua galaksi. Oleh karena itu, temuan sistem baru yang dijuluki JWST’s Quintet ini menjadi sangat istimewa, sebab terdiri dari sedikitnya lima galaksi yang saling berinteraksi, ditambah 17 gumpalan galaksi kecil lain yang turut menyertainya.

Menurut peneliti utama studi, Weida Hu, seorang peneliti pasca-doktoral di Texas A\&M University, menemukan lima galaksi yang benar-benar terhubung secara fisik adalah sesuatu yang amat langka, baik dalam simulasi komputer maupun dalam pengamatan langsung. Ia menekankan bahwa kemungkinan menemukan bahkan satu kasus penggabungan multipel di alam semesta awal sangatlah rendah. Oleh karena itu, keberhasilan mengidentifikasi JWST’s Quintet pada periode kosmik yang begitu muda bisa dianggap sebagai sebuah keberuntungan.

Kelima galaksi ini termasuk galaksi garis emisi, yaitu galaksi yang menunjukkan pancaran cahaya khas dari gas hidrogen dan oksigen. Sinyal ini merupakan indikator adanya pembentukan bintang baru dalam jumlah besar.

Data JWST dan Hubble

Riset yang dipublikasikan di jurnal Nature Astronomy pada 15 Agustus ini menunjukkan bahwa kamera inframerah dekat milik JWST (NIRCam) berhasil menangkap adanya halo gas raksasa yang menyelimuti kelompok galaksi tersebut. Temuan ini menegaskan bahwa kelima galaksi bukanlah objek yang kebetulan sejajar di langit, melainkan benar-benar satu sistem yang saling terhubung secara fisik.

Beberapa galaksi dalam sistem ini sebelumnya sudah pernah terdeteksi oleh Hubble, tetapi hanya dengan sensitivitas JWST-lah para peneliti bisa memastikan bahwa semua galaksi tersebut memiliki pergeseran merah (redshift) yang sama. 

Pergeseran merah sendiri adalah ukuran penting dalam kosmologi, karena cahaya dari objek jauh akan meregang menjadi lebih merah ketika bergerak melalui ruang yang terus mengembang. Dengan demikian, redshift memberi petunjuk mengenai jarak sekaligus usia objek.

Weida menambahkan, ada kemungkinan masih terdapat galaksi redup atau tersembunyi lain yang menjadi bagian dari JWST’s Quintet, tetapi untuk menemukannya dibutuhkan pengamatan multi-gelombang yang lebih canggih.

Keunikan tabrakan multipel

Menurut Christopher Conselice, profesor astronomi ekstragalaksi di Universitas Manchester, kasus penggabungan multipel sangatlah jarang. Ia menjelaskan bahwa jika dilihat secara umum, sekitar 20–30% galaksi di alam semesta berada dalam proses penggabungan. Namun, angka ini hampir selalu merujuk pada penggabungan dua galaksi saja. Untuk kasus yang melibatkan lebih dari dua galaksi, angkanya diperkirakan jauh lebih kecil dari 1%, meski data statistik pastinya belum tersedia.

Tim peneliti menemukan bahwa dua galaksi utama dalam JWST’s Quintet terpisah sekitar 43.300 tahun cahaya, sementara jarak terjauh antara galaksi dalam kelompok itu mencapai 60.700 tahun cahaya. Sebagai perbandingan, galaksi Bima Sakti kita sendiri memiliki diameter sekitar 100.000 tahun cahaya. Fakta kedekatan ini menunjukkan bahwa seluruh galaksi dalam sistem tersebut kemungkinan besar sedang menuju proses penyatuan.

Mirip Stephan’s Quintet, tapi lebih aktif

Secara visual, sistem ini memiliki kemiripan dengan Stephan’s Quintet, kelompok galaksi terkenal di alam semesta dekat yang terdiri dari empat galaksi yang saling berinteraksi dan satu galaksi lain yang tampak di bidang pandang yang sama. Kesamaan mencolok antara keduanya adalah keberadaan jembatan materi yang menghubungkan galaksi-galaksi, hasil dari interaksi gravitasi yang memunculkan ekor pasang surut (tidal tails).

Namun, ada perbedaan signifikan, jika Stephan’s Quintet terdiri dari galaksi-galaksi tua yang aktivitas pembentukan bintangnya sudah menurun, JWST’s Quintet justru dihuni oleh galaksi-galaksi kaya gas yang tengah gencar membentuk bintang-bintang baru. Tingkat pembentukan bintangnya bahkan jauh lebih tinggi dari perkiraan untuk periode kosmik tersebut.

Saat ini, Quintet yang diamati oleh JWST diperkirakan memiliki total massa bintang sekitar 10 miliar kali massa Matahari. Studi ini menyimpulkan bahwa kombinasi massa besar dan laju pembentukan bintang yang tinggi dapat membuat kelompok galaksi ini berkembang menjadi galaksi quiescent masif, yaitu galaksi yang sudah berhenti membentuk bintang. Proses ini diperkirakan terjadi hanya dalam 1 hingga 1,5 miliar tahun setelah Big Bang. Fenomena ini mungkin menjelaskan keberadaan galaksi mati di alam semesta awal, meskipun waktu yang tersedia tampak sangat singkat.

Masa depan Quintet JWST

Menurut Conselice, masa depan sistem ini masih menjadi pertanyaan besar. Ada kemungkinan galaksi-galaksi tersebut akan tetap menjadi galaksi pembentuk bintang, meski dengan aktivitas yang lebih rendah. Namun, tidak menutup kemungkinan juga mereka akan bertransisi menjadi galaksi pasif, terutama jika masing-masing memiliki lubang hitam supermasif aktif di pusatnya. Energi yang dilepaskan lubang hitam dapat memanaskan atau mengusir gas, sehingga menghentikan proses kelahiran bintang dengan cepat.

Weida menekankan bahwa meskipun NIRCam JWST memberi gambaran detail struktur galaksi, data itu belum cukup untuk mengetahui sifat mendalam seperti kandungan logam, dinamika internal, atau kondisi gas. Untuk itu diperlukan pengamatan spektroskopi yang lebih mendalam.

Ke depannya, jika JWST berhasil menemukan lebih banyak sistem sejenis, para ilmuwan bisa menyusun gambaran statistik, seberapa sering tabrakan multipel terjadi, bagaimana kondisinya, dan apakah fenomena ini sesuai dengan prediksi teori kosmologi saat ini atau justru mengindikasikan adanya mekanisme baru dalam evolusi galaksi.