Alam Semesta Terjauh yang Teramati

Dengan mata kita, kita dapat melihat langit di atas kita dan rumput di bawah kita. Jika kita ingin menjelajahi kedalaman alam semesta kita, mata kita dapat melihat beberapa ribu bintang, matahari, bulan kita, dan (pada malam yang benar-benar cerah) beberapa planet yang mengorbit di tata surya kita. Itulah seluruh alam semesta kita .... setidaknya itu yang dapat terlihat oleh mata kita.

Untunglah teknologi telah memungkinkan kita untuk melihat alam semesta di luar batas-batas indera penglihatan kita dengan cara yang jauh lebih bermakna. Ini telah mengubah alam semesta kecil kita, yang hanya terlihat beberapa ribu bintang, menjadi samudera kosmik tanpa akhir yang dihuni oleh tak terhitung banyaknya bintang.


Ketika para ilmuwan mengirim Teleskop luar angkasa Hubble ke orbit pada tahun 1990, mereka sudah tahu bahwa alam semesta adalah tempat yang jauh lebih besar, tapi mereka masih tidak siap untuk menerima apa yang akan mereka temukan. Pada tahun 1995, para ilmuwan yang bertanggung jawab atas Hubble memutuskan untuk melakukan percobaan kecil dengan teleskop baru itu, mengarahkannya untuk mengamati sepetak hitam kecil dari langit yang ukurannya kurang dari sepersepuluh ukuran bulan purnama (2,5 menit busur) di wilayah Big Dipper selama beberapa hari.

Diagram ini menunjukkan Teleskop luar angkasa Hubble di orbit sekitar Bumi, dengan kameranya terfokus pada sebuah petak kecil di atas konstelasi Big Dipper untuk mengambil gambar alam semesta jauh atau Deep Field.

Anda melihat kotak kuning kecil pada gambar diatas? Nah, itulah petak hitam kecil di langit di mana kamera Hubble diarahkan hari demi hari.

Selama 10 hari atau sekitar 150 kali mengorbit bumi, teleskop yang paling kuat di dunia ini sepenuhnya dimonopoli, untuk menatap "petak hitam kecil". Dan hasilnya sangat mempesona:

Hubble Deep Field (HDF) 1995. Dalam bidang kecil ini, Hubble menemukan setidaknya 3000 galaksi pada berbagai tahap evolusi.

Gambar yang dihasilkan, disebut Hubble Deep Field, menunjukkan hampir 3000 galaksi, beberapa di antaranya empat miliar kali lebih redup dari bintang samar yang terlihat dengan mata telanjang. Ya, ternyata, petak kecil kosong diruang, menyembunyikan lautan galaksi. Hampir semua dari 3.000 objek dalam gambar adalah galaksi, yang belum pernah terlihat.

Luangkan waktu sejenak untuk memahami ini. Dengan mata kita, kita melihat beberapa ribu bintang, tetapi dengan sedikit teknologi ini, kita melihat beberapa ribu galaksi!!

Bisakah kita melihat lebih jauh lagi? Jawabnya adalah bisa! Pada tahun 2003 teleskop Hubble sekali lagi diarahkan pada petak kecil dari langit, namun kali ini di konstelasi Fornax (terletak di sebelah selatan Orion) dari tanggal 24 September 2003 sampai 16 Januari 2004 (lebih dari 400 orbit).

Diagram kiri menunjukkan Teleskop luar angkasa Hubble di orbit sekitar Bumi, dengan kameranya terfokus pada sebuah petak kecil di dekat konstelasi Fornax. Gambar kanan adalah perbandingan ukuran petak kecil (kotak merah) dengan bulan purnama

Gambar yang dihasilkan, disebut Hubble Ultra Deep Field, mengandung sekitar 10.000 galaksi. Diperkirakan bahwa jika Hubble mengambil eksposur waktu yang sama untuk seluruh langit, maka proyek itu akan membutuhkan waktu 1 juta tahun.

Pandangan dari hampir 10.000 galaksi yang disebut Hubble Ultra Deep Field. Snapshot termasuk galaksi dari berbagai usia, ukuran, bentuk, dan warna. Terkecil, galaksi paling merah, sekitar 100, mungkin di antara galaksi yang paling jauh yang diketahui, ada ketika alam semesta baru berusia 800 juta tahun. Galaksi terdekat - yang lebih besar, lebih cerah, spiral yang terdefinisi dengan baik dan ellipticals - berkembang sekitar 1 milyar tahun yang lalu, ketika kosmos berusia 13 miliar tahun.

Kemudian, Wide Field Camera 3 dipasangkan ke Hubble pada tahun 2009 memperpanjang pandangan ke cahaya inframerah-dekat. Hasilnya adalah gambar yang disebut Hubble Ultra Deep Field inframerah (IR-HUDF) yang memperlihatkan galaksi-galaksi yang lebih jauh yang muncul hanya 800 juta tahun setelah Big Bang. Kamera ini mengambil lebih dari 2.000 gambar dari petak yang sama dengan HUDF selama 50 hari, dengan total waktu paparan 2 juta detik.

Akhirnya pada bulan September 2012, Kamera ACS dari teleskop Hubble dan saluran inframerah dari kamera WFPC3 mengambil gambar yang disebut sebagai Hubble eXtreme Deep Field (HXDF), gambar kosmos yang paling jauh yang pernah diambil oleh manusia. Menggabungkan kekuatan yang dikembangkan selama 10 tahun, HXDF menjadi lebih sensitif, dalam beberapa warna, daripada Hubble Deep Field (HDF) 1995, Hubble Ultra Deep Field (HUDF) 2004, dan Infrared HUDF 2009.

Meskipun HXDF bidang pandangnya lebih kecil dari HUDF, namun dapat menunjukkan galaksi-galaksi redup (jauh) - kira-kira 5.500. Galaksi-galaksi samar ini kecerahannya sekitar seper 10 milyar dari kecerahan obyek yang paling samar yang bisa dilihat oleh mata kita.

Citra terdalam dari alam semesta yang pernah diambil dalam cahaya tampak. Gambar di atas adalah Hubble eXtreme Deep Field (HXDF) menunjukkan contoh dari beberapa galaksi tertua yang pernah terlihat, galaksi yang terbentuk tepat setelah zaman kegelapan, 13 miliar tahun yang lalu, ketika alam semesta hanya beberapa persen dari usia saat ini. tersebut.  Para astronom di seluruh dunia kemungkinan akan mempelajari HXDF selama bertahun-tahun yang akan datang untuk lebih memahami bagaimana bintang dan galaksi terbentuk di alam semesta awal.

Kemudian pada tahun 2014, gambar diupdate lagi dengan menambahkan data ultraviolet seperti yang terlihat dibawah ini:

Galaksi-galaksi seperti permen berwarna-warni mengisi Hubble Ultra Deep Field 2014. Galaksi paling redup lebih dari 10 miliar kali lebih redup dari bintang yang terlihat dengan mata telanjang dan mewakili alam semesta yang sangat jauh di masa lalu, setidaknya 100 juta tahun setelah Big Bang. Gambar di atas dibuat dengan penambahan signifikan data ultraviolet ke Hubble Ultra Deep Field, ini merupakan update pada pandangan paling jauh Hubble ke arah konstelasi Fornax selatan. Sekarang mencakup seluruh rentang panjang gelombang yang tersedia untuk kamera Hubble, dari ultraviolet ke cahaya terlihat hingga inframerah dekat. Data Ultraviolet menambahkan kemampuan penting mempelajari pembentukan bintang di galaksi-galaksi Hubble Ultra Deep Field antara jarak 5 dan 10 miliar tahun cahaya.

Memandang kosmos
Gambar bertindak seperti mesin waktu. Semakin jauh galaksi maka akan semakin lama cahayanya sampai ke kita - dan semakin awal alam semesta yang kita lihat. Karena alam semesta terus mengembang sejak cahaya dipancarkan, beberapa galaksi dalam gambar terletak dekat dengan tepi alam semesta yang teramati. Ini adalah titik terjauh di ruang yang kita bisa, pada prinsipnya, lihat. Ini adalah sekitar 45 miliar tahun cahaya dari Bumi: cahaya dari obyek yang lebih jauh belum sampai ke kita.

Jauh dan dahulu sekali
Beberapa galaksi dalam gambar HXDF relatif lebih dekat dibanding yang lainnya, yaitu obyek-obyek yang lebih besar dalam gambar: galaksi biru atau putih dengan lengan spiral, atau galaksi merah dan oranye besar. Galaksi seperti ini sangat mirip dengan galaksi yang kita lihat di dekat Bima Sakti.

Obyek-obyek yang paling jauh terlihat sangat berbeda dengan galaksi-galaksi yang lebih dekat, menunjukkan seberapa cepat perubahan galaksi di alam semesta awal. Mereka bersinar terang dengan cahaya bintang-bintang muda, mengungkapkan bahwa lebih banyak bintang yang terbentuk di alam semesta awal daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Salah satu obyek-obyek ini, dijuluki 39546284, terlihat pada gambar yang diperbesar di atas, dianggap yang paling jauh: dimana cahayanya membutuhkan waktu sekitar 13,3 miliar tahun untuk mencapai kita (alam semesta itu sendiri diperkirakan berusia sekitar 13,8 miliar tahun). Banyak dari galaksi yang sangat muda akhirnya akan berkembang menjadi galaksi yang terlihat lebih seperti Bima Sakti.

Gambar juga berisi beberapa supernova. SN Primo adalah salah satu dari supernova, hampir sepuluh miliar tahun cahaya jauhnya. Supernova seperti ini yang digunakan untuk memetakan sejarah ekspansi alam semesta.

Mungkin fakta yang paling luar biasa adalah bahwa gambar ini hanya mewakili sebagian kecil dari alam semesta kita. Diperkirakan ada 100-200 milyar galaksi di alam semesta, dan hanya sekitar 5.000an yang muncul dalam HXDF diatas. Dengan kata lain, Anda akan membutuhkan sekitar 30 juta gambar seperti HXDF untuk memetakan seluruh langit.

Pertanyaan lain yang perlu kita renungkan adalah: Apakah hanya kita (manusia bumi) satu-satunya mahluk hidup yang memandang dan menikmati gambar-gambar ini? Apakah manusia bumi lah satu-satunya mahluk yang dapat dan berusaha memahami alam semesta? Apakah kita sendirian di alam semesta yang maha luas ini?

Gambar yang luar biasa ini akan menjadi salah satu warisan Hubble yang abadi. Karena Space Shuttle sekarang sudah pensiun dari layanan, tidak ada misi servis masa depan yang direncanakan. Ini berarti tidak ada upgrade alat di masa depan, sehingga tidak mungkin bagi Hubble untuk dapat meningkatkan secara signifikan kedalaman gambar ini atau mengambil gambar yang lebih jauh dari gambar ini. Sebuah kehormatan yang mungkin menunggu James Webb Space Telescope, yang dijadwalkan akan diluncurkan pada tahun 2018, dan awal dari warisan astronomi lainnya ....