Teleskop Webb baru saja dimulai

BALTIMORE – Sejauh ini pemandangannya menarik perhatian dari langit: luasnya ruang hitam yang dipenuhi dengan gumpalan cahaya yang jauh dan tidak dapat dipahami. Gambar hantu Neptunus, Jupiter, dan tetangga lain yang kami pikir sudah kami kenal. Nebula dan galaksi dilihat oleh mata inframerah tembus Teleskop Luar Angkasa James Webb.

Teleskop, dinamai menurut James Webb, direktur NASA selama peningkatan pendaratan Apollo di bulan, adalah proyek bersama NASA, Badan Antariksa Eropa, dan Badan Antariksa Kanada. Itu meluncurkan Natal setahun yang lalu – setelah dua dekade kesulitan dan $ 10 miliar – lalu misi untuk mengamati alam semesta Dalam panjang gelombang yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Dengan cermin utama selebar 21 kaki, Webb tujuh kali lebih kuat dari pendahulunya, Hubble Space Telescope. Bergantung pada metode perhitungannya, satu jam waktu pengamatan di teleskop dapat menelan biaya NASA $19.000 atau lebih.

Tapi baik NASA maupun astronom tidak membayar semua uang dan modal politik itu hanya untuk foto-foto indah itu — dan tidak ada yang mengeluh.

“Gambar pertama hanyalah permulaan,” kata Nancy Levinson, direktur interim Institut Sains Teleskop Luar Angkasa, yang mengelola Webb dan Hubble. “Dibutuhkan lebih banyak untuk mengubahnya menjadi sains nyata.”

Selama tiga hari di bulan Desember, sekitar 200 astronom memenuhi aula di institut tersebut untuk mendengar dan mendiskusikan hasil pertama dari teleskop tersebut. Menurut penyelenggara, sekitar 300 orang tambahan terlihat online. Acara tersebut merupakan perayaan yang terlambat dari peluncuran dan pembukaan Webb yang sukses dan pratinjau masa depannya yang cerah.

Satu per satu, para astronom naik ke podium, mengobrol dengan cepat untuk mematuhi batas 12 menit, dan meluncurkan diri ke dunia penemuan. Galaksi yang, bahkan dalam usia relatif muda, telah menghasilkan lubang hitam supermasif. Studi atmosfer dari beberapa dari tujuh exoplanet berbatu yang mengorbit Trappist 1, bintang kerdil merah yang mungkin memiliki planet layak huni. (Data menunjukkan bahwa setidaknya dua planet ekstrasurya tidak memiliki atmosfer masif hidrogen primordial yang akan mencekik kehidupan seperti yang kita ketahui, tetapi mungkin memiliki atmosfer yang lemah dari molekul yang lebih padat seperti air atau karbon dioksida.)

“Kami dalam bisnis,” kata Bjorn Beneke dari University of Montreal, memberikan data tentang planet ekstrasurya.

Megan Reiter dari Universitas Rice mengajak rekan-rekannya melakukan “penyelaman yang dalam” melalui tebing kosmik, sarang pembentukan bintang yang berawan di konstelasi Carina, yang pernah menjadi permen langit favorit. Ini melacak bagaimana jet dari bintang baru, gelombang kejut, dan radiasi pengion dari dekat, bintang yang lebih masif yang lahir pada suhu tinggi, terus-menerus membentuk kembali geografi kosmik dan menyebabkan bintang baru terbentuk.

“Ini bisa menjadi model dari apa yang dilalui matahari kita saat terbentuk,” kata Dr. Reiter dalam sebuah wawancara.

Di sela-sela presentasi, di sela-sela dan di koridor, para astronom papan atas yang hadir pada tahun 1989 ketika ide teleskop Webb pertama kali diperdebatkan saling memberi selamat dan berbagi cerita perang tentang pengembangan teleskop. Mereka terengah-engah saat anak-anak mempresentasikan data yang meledakkan pencapaian mereka dengan Hubble.

Jane Rigby, ilmuwan proyek operasi teleskop, mengenang gejolak emosinya setahun yang lalu ketika teleskop akhirnya hampir diluncurkan. Instrumen ini dirancang untuk dibuka di ruang angkasa – proses kompleks dengan 344 “kegagalan titik tunggal” – dan hanya Dr. Rigby yang dapat menghitungnya berulang kali.

“Saya menyangkal,” katanya di Baltimore. Tetapi peluncuran dan penyebaran berjalan dengan sempurna. Sekarang, dia berkata, “Saya menjalani mimpi itu.”

Garth Illingworth, seorang astronom di University of California, Santa Cruz yang pada tahun 1989 memimpin pertemuan penting di Space Telescope Science Institute yang akhirnya mengarah ke Webb, hanya mengatakan, “Saya terpesona.”

Pada resepsi setelah hari pertama pertemuan, John Mather dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA dan ilmuwan utama untuk Proyek Webb sejak awal mengangkat gelas kepada 20.000 orang yang membuat teleskop, 600 astronom yang mengujinya di luar angkasa, dan ilmuwan generasi baru yang akan menggunakannya.

“Beberapa dari Anda bahkan belum lahir ketika kami mulai merencanakannya,” katanya. “Memilikinya!”

mesin jalan

Sejauh ini, teleskop yang dilengkapi dengan kamera, spektrometer, dan instrumen lainnya telah melampaui ekspektasi. (Kekuatan analitiknya dua kali lipat dari apa yang diiklankan.) Dr. Rigby melaporkan bahwa peluncuran teleskop yang sempurna menyisakan bahan bakar yang cukup untuk bermanuver agar tetap beroperasi selama 26 tahun atau lebih.

“Itu adalah angka yang menyenangkan,” katanya, saat dia dan rekan-rekannya mengolah statistik kinerja mesin mereka. Dr. Rigby memperingatkan bahwa instrumen teleskop masih dikalibrasi, sehingga angkanya mungkin belum berubah. Bersiaplah untuk menghitung ulang hasil Anda dengan menekan satu tombol, saya memberi tahu sekelompok astronom di lobi: “Jika tidak, Anda akan membenci hidup Anda.”

Mungkin kejutan Webb terbesar sejauh ini berkaitan dengan peristiwa di awal milenium alam semesta. Tampaknya galaksi membentuk, menghasilkan, dan memberi makan bintang lebih cepat daripada perkiraan model kosmologis yang telah teruji.

“Bagaimana galaksi bergerak begitu cepat?” tanya Adam Riess, peraih Nobel bidang fisika dan kosmologis dari Universitas Johns Hopkins, yang hadir hari ini.

Menjelajahi provinsi itu—”mata air kosmik”, sebagaimana seorang astronom menyebutnya—adalah tujuan dari beberapa kolaborasi internasional dengan akronim seperti JADES (Advanced Deep Extragalactic Survey), CEERS (Cosmic Evolution for Early Launch Science), dan GLASS (Grism Lens -Amplified Survey).dari luar angkasa) dan PEARLS (Primary Extragalactic Regions for Reionization and Lensing Science).

Penglihatan inframerah Webb adalah inti dari upaya ini. Saat alam semesta mengembang, galaksi jauh dan benda langit bergerak menjauh dari Bumi dengan sangat cepat sehingga cahayanya diregangkan dan diubah menjadi panjang gelombang inframerah yang tidak terlihat. Setelah titik tertentu, galaksi terjauh menyusut begitu cepat, cahayanya terbentang dalam panjang gelombang, sehingga tidak terlihat bahkan oleh teleskop Hubble.

Teleskop Webb dirancang untuk mendeteksi dan menjelajahi wilayah yang mewakili alam semesta yang baru berusia satu miliar tahun, ketika galaksi pertama mulai berkembang dengan bintang.

“Materi membutuhkan waktu untuk mendingin dan menjadi cukup padat untuk menyalakan bintang,” kata Emma Curtis Lake, dari University of Hertfordshire dan anggota tim JADES. Dia menambahkan bahwa laju pembentukan bintang mencapai puncaknya ketika alam semesta berusia empat miliar tahun, dan terus menurun sejak saat itu. Alam semesta sekarang berusia 13,8 miliar tahun.

Para astronom mengukur jarak kosmik dengan parameter yang disebut pergeseran merah, yang menunjukkan seberapa banyak cahaya yang berasal dari objek jauh diregangkan. Beberapa bulan yang lalu, pergeseran merah 8, yang sesuai dengan waktu ketika alam semesta berusia sekitar 646 juta tahun, dianggap sebagai pergeseran merah tinggi. Terima kasih kepada Dr. Curtis Lake dan rekan-rekannya, pergeseran merah standar sekarang menjadi 13,2, yang sesuai dengan saat alam semesta baru berusia 325 juta tahun.

Curtis-Lake dan timnya telah mengarahkan teleskop ke sepetak langit yang disebut God’s South, mencari galaksi yang tidak dapat dilihat oleh Hubble. Benar saja, mereka berempat, hantu dalam kabut Panas Penciptaan. Pengukuran selanjutnya menegaskan bahwa dia memang kembali ke masa lalu.

“Kami tidak ingin mengatakan bahwa kami memikirkannya – secara terbuka,” kata anggota JADES Brant Robertson dari University of California, Santa Cruz.

Rekor tersebut diperkirakan tidak akan bertahan lama. Kolaborasi CEERS telah melaporkan calon galaksi Ini dapat memiliki pergeseran merah 16karena alam semesta baru berumur 250 juta tahun.

Para ahli sudah memperdebatkan apakah galaksi yang tertekan ini mengungkapkan sesuatu yang mendasar, dan diabaikan, dalam teori alam semesta awal saat ini. Mungkin beberapa medan atau pengaruh gravitasi yang meningkat pada saat itu mempercepat pertumbuhan galaksi dan lubang hitam. Atau mungkin perbedaan tersebut hanya mencerminkan skeptisisme ilmiah tentang detail yang berantakan — “gastrofisika” — pembentukan bintang.

Selama 20 tahun terakhir, para astronom telah menyempurnakan “model standar” padat dari alam semesta yang terdiri dari energi gelap, materi gelap, dan sekelompok kecil materi atom. Masih terlalu dini untuk mematahkan paradigma ini, kata Dr. Curtis Lake dalam sebuah wawancara. Webb mungkin memiliki tiga dekade pengawasan di depannya. “Kami berada di tahap awal,” katanya.

Pembicaraan penutup jatuh pada Dr. Mather. Dia membatasi sejarah teleskop, berteriak kepada Barbara Mikulski, mantan senator Maryland, yang mendukung proyek tersebut pada tahun 2011 ketika terancam dibatalkan. Dia juga mempratinjau tindakan besar NASA berikutnya: teleskop ruang angkasa 12 meter yang disebut Observatorium Dunia Habitable yang mencari dan mempelajari planet.

Dia berkata, “Semua yang kami lakukan sepadan.” “Jadi di sinilah kita: Ini adalah pesta gala, mengintip apa yang ada di sini. Ini bukan hal terakhir yang akan kita lakukan.”