James Webb Space Telescope atau JWST menangkap sebuah Cincin Einstein yang nyaris membentuk lingkaran sempurna pada jarak sekitar 21 miliar tahun cahaya dari Bumi. Objek bernama JWST-ER1 ini menjadi Einstein Ring terjauh yang pernah ditemukan dan membuka pandangan baru terhadap galaksi di alam semesta awal.
Temuan itu tidak hanya menonjol karena jaraknya yang ekstrem, tetapi juga karena galaksi di depan cincin tersebut memiliki massa yang sangat besar untuk ukurannya. Pengukuran dari pelensaan gravitasi menunjukkan galaksi itu setara sekitar 650 miliar kali massa Matahari.
Cahaya Galaksi Jauh Dibengkokkan Gravitasi
Cincin Einstein terjadi saat gravitasi objek bermassa besar membelokkan ruang-waktu dan mengubah lintasan cahaya dari objek yang jauh di belakangnya. Fenomena yang diprediksi Albert Einstein melalui teori relativitas umum ini dikenal sebagai pelensaan gravitasi.
Dari Bumi, cahaya yang dibelokkan dapat terlihat sebagai lengkungan, busur, atau cincin. Bentuk cincin penuh hanya muncul jika pengamat, galaksi pelensa, dan sumber cahaya di belakangnya berada hampir dalam satu garis lurus.
Dalam sistem JWST-ER1, galaksi padat di bagian depan bertindak sebagai lensa gravitasi, sedangkan galaksi lain yang lebih jauh menjadi sumber cahaya cincin. Keselarasan keduanya menghasilkan tampilan cincin yang sangat jelas, sehingga astronom dapat menelusuri kekuatan gravitasi galaksi pelensa.
| Komponen | Peran | Jarak dari Bumi |
|---|---|---|
| JWST-ER1g | Galaksi pelensa gravitasi | Sekitar 17 miliar tahun cahaya |
| JWST-ER1r | Galaksi sumber cahaya cincin | Sekitar 21 miliar tahun cahaya |
Rekor Baru dari Survei COSMOS-Web
JWST-ER1 ditemukan melalui survei COSMOS-Web, program pemetaan yang mengamati lebih dari 500.000 galaksi menggunakan JWST. Survei tersebut dilakukan selama sekitar 200 jam pengamatan tanpa henti dan memberi astronom kumpulan data luas untuk mencari objek sangat jauh.
Studi mengenai objek ini telah diunggah ke server pracetak arXiv dan diterima untuk dipublikasikan dalam jurnal Nature Astronomy. Mediaindonesia.com melaporkan bahwa rekor sebelumnya untuk objek pelensaan gravitasi berada pada jarak sekitar 14,7 miliar tahun cahaya.
Jarak sekitar 21 miliar tahun cahaya tidak berarti usia alam semesta melampaui perkiraan 13,8 miliar tahun. Alam semesta terus mengembang, sehingga cahaya dari objek sangat awal menempuh jarak yang jauh lebih besar sebelum diterima teleskop di Bumi.
Massa Galaksi yang Belum Sepenuhnya Terjawab
Cincin yang hampir sempurna memungkinkan para astronom menghitung massa galaksi pelensa berdasarkan tingkat pembelokan ruang-waktu di sekitarnya. Hasil penghitungan menempatkan massa JWST-ER1g pada kisaran sekitar 650 miliar kali massa Matahari.
Angka itu menunjukkan bahwa galaksi tersebut sangat padat dibandingkan ukurannya. Sebagian massanya dapat dijelaskan oleh keberadaan bintang dan materi gelap, tetapi perkiraan dua komponen itu belum sepenuhnya menerangkan total massa yang terukur.
Materi gelap merupakan materi tak kasatmata yang diperkirakan menyusun sekitar 85 persen materi di alam semesta. Para peneliti menduga galaksi purba seperti JWST-ER1g mungkin mengandung materi gelap lebih banyak daripada perkiraan sebelumnya.
Kemungkinan lain adalah populasi bintang bermassa kecil di galaksi awal lebih banyak daripada galaksi yang terbentuk pada masa lebih muda. Kedua penjelasan itu masih memerlukan penelitian lanjutan untuk mengetahui penyebab kepadatan ekstrem tersebut.
Petunjuk tentang Galaksi di Alam Semesta Awal
JWST-ER1 bukan satu-satunya galaksi kuno yang memperlihatkan massa besar dalam ukuran yang relatif padat. Keberadaan sejumlah galaksi dengan karakteristik serupa mengisyaratkan adanya mekanisme umum dalam pembentukan galaksi pada masa awal alam semesta.
Pelensaan gravitasi memberi JWST cara untuk mempelajari objek yang terlalu jauh dan redup jika diamati tanpa bantuan efek pembesaran alami dari gravitasi. Teknik ini sebelumnya juga digunakan teleskop tersebut untuk mengamati salah satu galaksi tertua serta bintang terjauh yang pernah terdeteksi.
Temuan JWST-ER1 memperlihatkan bahwa cincin cahaya yang tampak sederhana dapat menyimpan informasi tentang massa, materi gelap, dan evolusi galaksi purba. Pengamatan berikutnya akan penting untuk menguji apakah kepadatan luar biasa itu merupakan ciri umum galaksi awal atau kasus yang lebih jarang terjadi.