James Webb Space Telescope menangkap Cincin Einstein nyaris sempurna dari sistem bernama JWST-ER1, dengan sumber cahaya yang berada sekitar 21 miliar tahun cahaya dari Bumi. Temuan ini menjadi Cincin Einstein terjauh yang pernah ditemukan dan memberi kesempatan langka untuk mengukur galaksi purba secara lebih rinci.
Hal yang paling menarik bukan hanya jaraknya, melainkan galaksi pelensanya yang tampak sangat padat untuk ukuran galaksi pada masa awal alam semesta. Pengukuran dari efek gravitasi menunjukkan objek tersebut memiliki massa sekitar 650 miliar kali massa Matahari.
Galaksi Padat di Depan Cincin
Sistem ini terdiri dari dua galaksi yang berada pada jarak berbeda, dengan galaksi depan bertindak sebagai pelensa gravitasi. Galaksi yang lebih jauh berada di belakangnya dan cahayanya dibelokkan hingga terlihat seperti cincin dari arah Bumi.
| 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 |
Cincin penuh hanya dapat muncul ketika pengamat, galaksi pelensa, dan sumber cahaya di belakangnya berada hampir pada satu garis lurus. Keselarasan yang sangat presisi ini membuat cahaya dari galaksi latar belakang membentuk lingkaran yang jelas di sekitar objek pelensa.
Fenomena tersebut dikenal sebagai pelensaan gravitasi, salah satu konsekuensi teori relativitas umum Albert Einstein. Massa besar sebuah objek membengkokkan ruang-waktu, lalu mengubah arah cahaya yang melintas di dekatnya.
Rekor dari Pemetaan COSMOS-Web
JWST-ER1 ditemukan melalui survei COSMOS-Web, program pemetaan yang menggunakan JWST untuk mengamati lebih dari 500.000 galaksi. Pengamatan dalam survei ini berlangsung sekitar 200 jam tanpa henti dan menyediakan data luas untuk mencari objek sangat jauh.
Studi mengenai sistem ini telah diunggah ke server pracetak arXiv serta diterima untuk dipublikasikan dalam jurnal Nature Astronomy. Rekor pelensaan gravitasi sebelumnya berada pada jarak sekitar 14,7 miliar tahun cahaya.
Jarak hingga 21 miliar tahun cahaya tidak berarti usia alam semesta lebih tua dari perkiraan 13,8 miliar tahun. Alam semesta terus mengembang, sehingga cahaya dari objek sangat awal dapat menempuh jarak jauh sebelum akhirnya diterima teleskop di Bumi.
Massa yang Sulit Dijelaskan
Bentuk cincin yang hampir sempurna membantu astronom menghitung massa galaksi pelensa lewat tingkat pembelokan cahaya di sekitarnya. Hasilnya menempatkan massa JWST-ER1g pada kisaran 650 miliar kali massa Matahari, angka yang sangat besar untuk galaksi padat tersebut.
Sebagian massa itu dapat dijelaskan oleh bintang dan materi gelap, tetapi gabungan keduanya belum sepenuhnya menjawab total massa yang terukur. Materi gelap sendiri merupakan materi tak kasatmata yang diperkirakan membentuk sekitar 85 persen materi di alam semesta.
Salah satu kemungkinan adalah galaksi purba ini menyimpan materi gelap lebih banyak daripada perkiraan sebelumnya. Kemungkinan lain, populasi bintang bermassa kecil di galaksi awal jauh lebih besar dibandingkan galaksi yang terbentuk pada masa lebih muda.
Jendela Baru untuk Alam Semesta Awal
JWST-ER1 bukan satu-satunya galaksi kuno yang terlihat sangat masif dalam ukuran relatif ringkas. Sejumlah objek dengan karakter serupa mengisyaratkan bahwa pembentukan galaksi di alam semesta awal mungkin berlangsung melalui mekanisme yang belum sepenuhnya dipahami.
Pelensaan gravitasi juga berfungsi sebagai pembesaran alami bagi JWST untuk mempelajari sumber yang terlalu jauh dan redup. Teknik ini telah membantu teleskop tersebut mengamati galaksi sangat tua serta bintang terjauh yang pernah terdeteksi.
Pengamatan lanjutan terhadap JWST-ER1 akan diperlukan untuk menguji asal kepadatan ekstrem galaksi pelensanya. Hasilnya dapat membantu menentukan apakah galaksi seperti ini merupakan ciri umum alam semesta awal atau hanya kasus yang jarang ditemukan.