Hubble Mengungkap Bintang Terjauh yang Pernah Terlihat

Lebih dari separuh jalan melintasi Alam Semesta, sebuah bintang biru besar yang dijuluki Icarus adalah bintang terjauh yang pernah dilihat oleh manusia. Biasanya, bintang jauh seperti itu akan terlalu redup untuk dilihat, bahkan dengan teleskop terbesar di dunia. Tetapi memanfaatkan alam yang bisa memperkuat cahaya bintang yang lemah, para astronom yang menggunakan Teleskop Antariksa Hubble milik NASA mampu mengamati bintang jauh ini dan membuat catatan baru dalam hal jarak bintang terjauh yang berhasil diamati. Para astronom juga menggunakan Icarus untuk menguji satu teori terkait materi gelap, dan untuk menyelidiki riasan dari gugus galaksi latar depan.

Bintang itu, yang tinggal di sebuah galaksi spiral yang sangat jauh, begitu jauh sehingga cahayanya membutuhkan waktu 9 miliar tahun untuk mencapai Bumi. Bagi kita, cahaya tersebut berasal dari Alam Semesta ketika baru berusia sekitar 30 persen dari usianya saat ini.

Icarus, yang nama resminya adalah MACS J1149+2223 Lensed Star 1, adalah bintang terjauh yang pernah dilihat. Dan hanya terlihat karena diperbesar oleh gravitasi dari sebuah gugus galaksi masif, yang terletak sekitar 5 miliar tahun cahaya dari Bumi. Disebut MACS J1149+2223, gugus galaksi ini, ditampilkan di sebelah kiri, terletak di antara Bumi dan galaksi yang terdiri dari bintang-bintang yang sangat jauh. Panel di sebelah kanan menunjukkan tampilannya pada tahun 2011, tanpa Icarus terlihat, dibandingkan dengan bintang yang bersinar pada tahun 2016.
Kredit: NASA, ESA, dan P. Kelly (Universitas Minnesota)

Penemuan Icarus melalui lensa gravitasi telah memulai cara baru bagi para astronom untuk mempelajari bintang-bintang secara individu di galaksi-galaksi yang jauh. Observasi ini memberikan gambaran yang langka dan mendetail tentang bagaimana bintang berevolusi, terutama untuk bintang yang paling terang.

“Ini adalah pertama kalinya kami melihat sebuah bintang yang diperbesar melalui lensa gravitasi,” jelas Patrick Kelly, pemimpin studi dari Universitas Minnesota, Twin Cities. “Anda dapat melihat galaksi-galaksi secara individu di luar sana, tetapi bintang ini setidaknya 100 kali lebih jauh daripada bintang individu berikutnya yang dapat kita pelajari, kecuali ledakan supernova.”

Gravitasi sebagai Lensa Kosmik Alami

Memanfaatkan alam yang membuat bintang ini dapat terlihat adalah fenomena yang disebut “lensa gravitasi.” Gravitasi gugus galaksi masif di latar depan, bertindak sebagai lensa alami di ruang angkasa, menekuk dan memperkuat cahaya. Terkadang cahaya dari objek tunggal di latar belakang muncul sebagai beberapa gambar. Cahaya bisa sangat diperkuat, sehingga membuat objek yang sangat jauh dan redup cukup terang untuk dilihat.

Dalam kasus Icarus, “kaca pembesar” alami diciptakan oleh gugus galaksi yang disebut MACS J1149+2223. Terletak sekitar 5 miliar tahun cahaya dari Bumi, kumpulan dari galaksi-galaksi besar ini berada di antara Bumi dan galaksi-galaksi jauh yang memiliki bintang. Dengan menggabungkan kekuatan lensa gravitasi ini dengan resolusi dan sensitivitas Hubble yang luar biasa, para astronom dapat melihat dan mempelajari Icarus.

Tim ilmuwan, termasuk Jose Diego dari Instituto de Física de Cantabria, Spanyol, dan Steven Rodney dari Universitas California Selatan, Columbia, menjuluki bintang terjauh yang pernah dilihat tersebut sebagai “Icarus,” menurut nama karakter mitologis Yunani yang terbang terlalu dekat Matahari. (Nama resminya adalah MACS J1149+2223 Lensed Star 1.) Sama seperti Icarus, bintang-bintang di latar belakang hanya dapat dilihat secara sekilas dari Bumi. Pada saat itulah lensa gravitasi alami memperkuat cahaya hingga 2.000 kali lipat lebih besar daripada cahaya aslinya.

Model menunjukkan bahwa kilauan terang cahaya yang luar biasa mungkin berasal dari amplifikasi gravitasi sebuah bintang yang massanya setara dengan Matahari, di gugus galaksi latar depan ketika bintang bergerak di depan Icarus. Cahaya bintang biasanya diperkuat kira-kira 600 kali karena massa gugus galaksi di latar depan.

Para ilmuwan menemukan bahwa data Hubble dari MACS J1149+2223 Lensed Star 1 (Icarus) cocok dengan model untuk sebuah bintang kategori raksasa super biru. Kecocokan data menunjukkan bahwa Icarus kira-kira dua kali lebih panas dari Matahari. Garis biru solid menunjukkan spektrum model raksasa super biru, menyelaraskan jarak ke galaksi induk Icarus yang sangat diperkuat. Berlian merah adalah data aktual yang diukur untuk Icarus. Panjang gelombang yang diamati dari diskontinuitas Balmer relatif terhadap panjang gelombang intrinsiknya (sekitar 365 nm) adalah indikator jarak ke bintang. Kekuatan diskontinuitas Balmer tergantung pada kekuatan gravitasi bintang di permukaan dan suhunya.
Kredit: NASA, ESA, dan A. Feild (STScI)

Karakterisasi Icarus

Tim ilmuwan telah menggunakan Hubble untuk memantau supernova di galaksi-galaksi jauh berbentuk spiral, ketika pada tahun 2016 mereka melihat titik cahaya baru tidak jauh dari supernova yang diperkuat oleh lensa gravitasi. Dari posisi sumber yang baru, mereka menyimpulkan bahwa titik cahaya tersebut seharusnya jauh lebih diperkuat daripada supernova.

Ketika menganalisis warna cahaya yang berasal dari objek ini, mereka menemukan bahwa itu adalah bintang raksasa super biru. Bintang jenis ini jauh lebih besar, lebih masif, lebih panas, dan mungkin ratusan ribu kali lebih cerah daripada Matahari kita. Tetapi pada jarak ini, masih terlalu jauh untuk dapat melihatnya tanpa amplifikasi lensa gravitasi, bahkan untuk Hubble.

Bagaimana Kelly dan timnya tahu bahwa Icarus bukan supernova lainnya? “Sumbernya tidak semakin panas, dan tidak meledak. Cahayanya hanya diperkuat,” kata Kelly. “Dan itulah yang Anda harapkan dari lensa gravitasi.”

Mencari Materi Gelap

Mendeteksi amplifikasi bintang tunggal secara tepat di latar belakang memberikan kesempatan unik untuk menguji sifat materi gelap di gugus galaksi. Materi gelap adalah materi yang tak terlihat dan membentuk sebagian besar massa Alam Semesta.

Dengan menyelidiki apa yang melayang di gugus galaksi latar depan, para ilmuwan mampu menguji satu teori bahwa materi gelap kemungkinan sebagian besar terdiri dari sejumlah besar lubang hitam purba yang terbentuk pada kelahiran Alam Semesta dengan massa puluhan kali lebih masif daripada Matahari. Hasil tes unik ini tidak mendukung hipotesis tersebut, karena fluktuasi cahaya dari bintang latar belakang, dipantau dengan Hubble selama 13 tahun, akan tampak berbeda jika ada segerombolan lubang hitam yang menghalangi.

Ketika Teleskop Antariksa James Webb milik NASA diluncurkan, para astronom berharap menemukan lebih banyak bintang seperti Icarus. Webb yang memiliki perangkat sangat sensitif akan memungkinkan pengukuran secara lebih mendetail, termasuk apakah bintang-bintang jauh ini berotasi. Bintang-bintang yang diperkuat semacam itu bahkan dapat ditemukan cukup umum menggunakan Webb.

Teleskop Antariksa Hubble adalah proyek kerjasama internasional antara NASA dan ESA (European Space Agency). Pusat Penerbangan Antariksa Goddard milik NASA di Greenbelt, Maryland, mengelola teleskop tersebut. The Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimore melakukan operasi sains Hubble. STScI dioperasikan untuk NASA oleh Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., di Washington D.C.

Ditulis oleh: Ann Jenkins/Ray Villard, Institut Sains Teleskop Antariksa, Baltimore, Maryland dan Patrick Kelly, Universitas Minnesota, Twin Cities, Minneapolis, Minnesota, www.nasa.gov

Editor: Karl Hille

Sumber: Hubble Uncovers the Farthest Star Ever Seen

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa

Share this post