Apa yang Terjadi Setelah Big Bang? Ilmuwan Ini Coba Jawab Lewat Teori Matematika

JAKARTA - Para astronom telah menemukan cara baru untuk 'melihat' melalui kabut alam semesta awal sehingga mereka dapat mendeteksi cahaya dari bintang dan galaksi pertama.

Mengamati kelahiran benda-benda ini telah lama menjadi tujuan para ilmuwan karena akan membantu menjelaskan bagaimana alam semesta berevolusi dari kekosongan setelah Big Bang ke kosmos kompleks yang kita amati hari ini, atau 13,8 miliar tahun kemudian. Ini adalah sesuatu yang ditugaskan oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb yang baru.

Namun sementara Webb melihat panjang gelombang dalam inframerah, teleskop SKA (Square Kilometre Array) generasi berikutnya yang berbasis di Bumi – yang akan selesai pada akhir dekade ini – akan mempelajari alam semesta awal melalui gelombang radio.

Untuk teleskop radio saat ini, tantangannya adalah mendeteksi sinyal kosmologis bintang melalui awan hidrogen tebal, yang menghalangi pandangan karena menyerap cahaya dengan sangat baik.

Distorsi dari sinyal radio lain juga dapat menghalangi, yang dianggap sebagai salah satu tantangan ekstrem yang dihadapi kosmologi radio modern.

Misalnya, sinyal galaksi jauh yang coba dideteksi oleh para astronom sekitar 100.000 kali lebih lemah daripada yang berasal dari galaksi kita sendiri.

Tetapi para peneliti yang dipimpin oleh University of Cambridge kini telah mengembangkan metodologi baru, menggunakan matematika, yang memungkinkan mereka melihat melalui awan purba dan sinyal kebisingan langit lainnya.

Oleh karena itu akan memungkinkan mereka untuk menghindari efek merugikan dari distorsi yang diperkenalkan oleh teleskop radio.

Ide mereka, yang merupakan bagian dari eksperimen REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), akan memungkinkan para astronom untuk mengamati bintang-bintang paling awal melalui interaksi mereka dengan awan hidrogen, dengan cara yang sama seperti kita menyimpulkan lanskap dengan melihat bayangan dalam kabut.

Harapannya adalah bahwa hal itu akan meningkatkan kualitas dan keandalan pengamatan dari teleskop radio yang melihat waktu kunci yang belum dijelajahi ini dalam perkembangan alam semesta. Pengamatan pertama dari REACH diharapkan muncul akhir tahun ini.

"Pada saat bintang pertama terbentuk, alam semesta sebagian besar kosong dan sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium," kata penulis utama studi Dr Eloy de Lera Acedo, dari Laboratorium Cavendish Cambridge, seperti dikutip Daily Mail.

“Karena gravitasi, unsur-unsur akhirnya bersatu dan kondisinya tepat untuk fusi nuklir, yang membentuk bintang-bintang pertama,” tambahnya.

“Tapi mereka dikelilingi oleh awan yang disebut hidrogen netral, yang menyerap cahaya dengan sangat baik, sehingga sulit untuk mendeteksi atau mengamati cahaya di balik awan secara langsung.”

Pada tahun 2018, kelompok penelitian lain menerbitkan hasil yang mengisyaratkan kemungkinan deteksi cahaya paling awal ini, tetapi para astronom tidak dapat mengulanginya yang membuat mereka percaya bahwa hasil aslinya mungkin disebabkan oleh gangguan dari teleskop yang digunakan.

“Hasil asli akan membutuhkan fisika baru untuk menjelaskannya, karena suhu gas hidrogen, yang seharusnya jauh lebih dingin daripada pemahaman kita tentang alam semesta saat ini,” kata Dr de Lera Acedo.

“Jika kita dapat memastikan bahwa sinyal yang ditemukan dalam percobaan sebelumnya benar-benar berasal dari bintang pertama, implikasinya akan sangat besar,” tambahnya.

Untuk mempelajari periode perkembangan alam semesta ini, yang sering disebut sebagai Fajar Kosmik, para astronom menggunakan garis 21 sentimeter, tanda radiasi elektromagnetik dari hidrogen di alam semesta awal.

Mereka mencari sinyal radio yang mengukur kontras antara radiasi dari hidrogen dan radiasi di balik kabut hidrogen.

Metodologi yang dikembangkan oleh Dr de Lera Acedo dan rekan-rekannya menggunakan statistik Bayesian untuk mendeteksi sinyal kosmologis dengan adanya gangguan dari teleskop dan kebisingan umum dari langit, sehingga sinyal dapat dipisahkan.