COSMOS-z3.1-A, Cikal Bakal Supergugus Galaksi Raksasa dari Alam Semesta Muda

COSMOS-z3.1-A adalah proto-supergugus yang sangat masif dan masih dalam tahap perakitan—yakni nenek moyang dari sistem “gugus-gugus galaksi”. Para astronom melihatnya pada pergeseran merah (redshift) 3,1, ketika alam semesta baru berusia sekitar 2,1 miliar tahun. Struktur ini merupakan cikal bakal supergugus galaksi terjauh yang diketahui sejauh ini, sehingga memberi gambaran langka tentang pembentukan struktur terbesar di alam semesta. 15

Sangat besar, tetapi belum menjadi gugus matang

Massa COSMOS-z3.1-A diperkirakan sekitar 5.000 kali massa Bima Sakti. Berdasarkan simulasi dan estimasi massa keturunannya dari kepadatan wilayah tersebut, struktur ini diperkirakan akan berkembang menjadi sistem gugus pada masa kini yang lebih masif daripada Gugus Coma—salah satu gugus galaksi terbesar di alam semesta dekat. Namun, proyeksi itu bergantung pada model, bukan pengukuran langsung atas massa COSMOS-z3.1-A di masa depan. 2510

COSMOS-z3.1-A bukan satu gugus bulat yang sudah tenang dan stabil. Ia terdiri atas sejumlah inti protogugus yang padat dan berbonggol-bonggol, membentang kira-kira 90 × 70 × 60 megaparsec komoving. Filamen menyerupai benang tampak menghubungkan dan memasok inti-inti itu. Letaknya berada di salah satu kawasan sangat padat pada pertemuan jaring kosmik, menjadikannya contoh yang sangat langka untuk struktur sebesar ini pada masa sedini itu. 1

Dipetakan lewat galaksi dan jaring kosmik

Tim menggunakan survei ODIN, terutama pencitraan pita sempit dengan Dark Energy Camera (DECam), untuk mencari konsentrasi besar galaksi pemancar Lyman-alpha pada redshift yang sesuai. Setelah itu, data spektrum dari DESI di area luas, serta pengamatan lanjutan Gemini South/GMOS dan Keck II/DEIMOS, dipakai untuk mengonfirmasi jarak galaksi-galaksi tersebut dan mengubah kelebihan kepadatan yang semula tampak di langit menjadi peta tiga dimensi. Sebaran galaksi itu juga menelusuri filamen yang menghubungkan inti-inti padatnya. 1

Susunan ini mendukung gambaran pertumbuhan struktur bottom-up atau hierarkis: halo materi gelap dan kelompok galaksi kecil terbentuk lebih dahulu, lalu bergabung serta mengakresi materi melalui filamen untuk membangun gugus dan supergugus. COSMOS-z3.1-A memperlihatkan tahap antara itu—beberapa protogugus berbeda yang tertanam dalam jaringan filamen—bukan satu struktur raksasa yang terbentuk sekaligus. 110

Hubungannya dengan hasil JWST

Temuan COSMOS-z3.1-A terpisah dari hasil James Webb Space Telescope (JWST) mengenai isi bintang pada galaksi-galaksi awal yang masif. Spektrum dari sampel kecil galaksi menunjukkan bahwa sebagian galaksi itu mungkin memiliki jumlah bintang redup bermassa rendah yang jauh lebih banyak dari perkiraan. Jika terkonfirmasi secara luas, massa bintangnya dapat meningkat sekitar tiga hingga empat kali lipat. 4913

Lingkungan sangat padat seperti COSMOS-z3.1-A, yang terus dipasok filamen jaring kosmik, menawarkan jalur yang masuk akal bagi perakitan galaksi secara cepat. Tetapi struktur ini sendiri belum menjawab seluruh persoalan massa galaksi awal: membangun lingkungan materi gelap yang masif berbeda dengan menjelaskan distribusi massa bintang dan efisiensi pembentukan bintang di dalam galaksi-galaksinya.

Ke depan, survei LSST dari Observatorium Vera C. Rubin akan menyediakan pencitraan berulang, luas, dan multiband yang dalam untuk memperbanyak kandidat kelebihan kepadatan ber-redshift tinggi serta memetakan lingkungan protogugus dengan lebih sistematis. Pengamatan spektroskopi tetap diperlukan untuk memastikan posisi tiga dimensinya dan menelusuri sejarah dinamisnya. Observatorium Rubin telah memulai operasi LSST. 13