Galaksi Muda Mengalirkan Logam ke Luar, tetapi Angin Bintangnya Mungkin Lebih Lemah dari Dugaan

Dua teleskop menyoroti persoalan yang berbeda dalam kisah galaksi pertama. James Webb Space Telescope (JWST) menemukan tanda gas pembawa unsur berat bergerak keluar dari tiga galaksi yang sangat jauh. Sementara itu, survei TEMPOS dengan Hubble mengamati bintang masif di galaksi terdekat yang miskin unsur berat dan mendapati anginnya mungkin lebih lemah dari perkiraan. Bintang-bintang dekat itu adalah pembanding untuk memahami masa awal alam semesta, bukan bintang purba yang diamati secara langsung.45

Apa bukti unsur berat bergerak keluar?

Pada tiga galaksi yang diamati program SPURS, dengan pergeseran merah 7,2–9,3, cahaya ultraviolet menunjukkan jejak penyerapan oleh unsur berat dalam beberapa keadaan ionisasi. Jejak itu bergeser ke arah biru dibandingkan dengan galaksinya—tanda bahwa gas pembawa unsur berat bergerak ke arah kita, sesuai dengan gambaran aliran gas ke luar galaksi.

Dalam astronomi, “logam” berarti unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium. Pengamatan SPURS menunjukkan unsur-unsur tersebut sudah ikut bergerak keluar pada masa awal alam semesta. Namun, penyerapan cahaya saja belum menunjukkan seberapa jauh gas itu pergi, apalagi memastikan bahwa ia lolos ke ruang antargalaksi.

Ini penting bagi pencarian bintang Populasi III, yaitu bintang yang diperkirakan terbentuk dari gas yang pada dasarnya belum mengandung unsur berat. Jika aliran tadi mencapai daerah pembentukan bintang di sekitarnya, persediaan gas murni di sana bisa berkurang. Temuan pada tiga galaksi ini tidak berarti seluruh alam semesta muda telah tercampur unsur berat; kantong-kantong gas murni mungkin tetap ada di tempat lain.13

Mengapa angin bintang menjadi persoalan lain?

TEMPOS menggunakan pengamatan ultraviolet Hubble untuk meneliti 29 bintang masif di enam galaksi kerdil terdekat yang miskin unsur berat. Survei itu melaporkan angin bintang yang lebih lemah dari perkiraan. Pada bintang dengan kelimpahan unsur berat di bawah sekitar sepersepuluh nilai Matahari, hubungan antara kandungan unsur berat dan kekuatan angin mungkin tidak mengikuti kelanjutan mulus dari tren yang terlihat pada bintang lebih kaya logam. Kesimpulan itu masih tentatif.4510

Ada alasan fisik untuk mengujinya: ion unsur berat membantu meneruskan dorongan radiasi ke atmosfer bintang masif sehingga gas terlepas sebagai angin. Jika anginnya lebih lemah, bintang kehilangan lebih sedikit massa selama hidupnya.3 Meski begitu, studi terdahulu atas 11 bintang tipe O dengan kandungan logam rendah juga menemukan angin yang sangat lemah, tetapi hasilnya masih sesuai dengan tren yang diekstrapolasi. Perbedaan sampel dan metode pemodelan perlu dicermati.15

Apa dampaknya bagi model galaksi awal?

Jika hasil TEMPOS bertahan pada sampel yang lebih luas, bintang masif mungkin menyimpan lebih banyak massa hingga akhir hidupnya. Model perlu meninjau kembali prediksi tentang ledakan dan sisa kompaknya, serta tentang energi dan materi yang dikembalikan bintang ke gas bahan pembentuk generasi berikutnya.34

Itu masih implikasi model, bukan akhir hidup bintang yang telah disaksikan TEMPOS. SPURS pun belum memastikan proses apa yang meluncurkan aliran gas pada galaksi-galaksinya. Aliran gas pada skala galaksi tidak sama dengan angin dari satu bintang. Pengamatan spektrum dan pemodelan lanjutan dapat menguji tren angin lemah; pengamatan JWST yang lebih dalam pada kandidat berkandungan logam sangat rendah dapat menguji tafsir Populasi III. Pengukuran tambahan juga diperlukan untuk mengetahui ke mana unsur berat dari galaksi awal akhirnya pergi.51013