Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) mewakili lompatan besar dalam kemampuan kita mengamati momen-momen awal alam semesta. Diluncurkan pada bulan Desember 2021, keberhasilan penerapan teleskop ini – terutama pembukaan tabir surya raksasanya – menandai dimulainya era di mana pengamatan bintang-bintang pertama bukan lagi sebuah fiksi ilmiah, namun dapat dijangkau.
Teka-teki Lubang Hitam Awal
Salah satu kejutan awal JWST adalah penemuan lubang hitam supermasif yang ada ketika alam semesta baru berusia 3% dari usianya saat ini. Lubang hitam ini, yang massanya melebihi satu juta kali massa Matahari kita, menimbulkan teka-teki penting: bagaimana mereka terbentuk begitu cepat? Sebuah teori menyatakan bahwa lubang hitam yang lebih kecil, yang lahir dari kematian bintang-bintang pertama secara eksplosif (dikenal sebagai bintang Populasi III), bergabung dengan cepat di bawah gravitasi untuk menciptakan raksasa-raksasa ini. Namun, jangka waktu proses ini sangat singkat, sehingga menimbulkan pertanyaan tentang mekanisme yang memungkinkan ribuan lubang hitam kecil menyatu hanya dalam beberapa ratus juta tahun.
Bintang Populasi III: Cahaya Pertama di Alam Semesta
Bintang Populasi III adalah kunci untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini. Bintang-bintang ini terbentuk di alam semesta purba yang hampir seluruhnya terdiri dari hidrogen dan helium, dan hanya sejumlah kecil unsur lainnya. Mereka jauh lebih masif dibandingkan bintang yang lahir saat ini, hidup cepat dan mati muda dalam supernova spektakuler. Ledakan-ledakan ini menyemai unsur-unsur yang lebih berat ke alam semesta—karbon, oksigen, besi—yang penting untuk membentuk planet dan kehidupan.
Tantangannya adalah belum ada seorang pun yang pernah mengamati bintang-bintang ini secara langsung. Jaraknya yang sangat jauh dan perluasan alam semesta membuat pendeteksiannya sulit, namun JWST menawarkan solusinya.
Lensa Gravitasi: Mikroskop Kosmik
Untuk mengatasi tantangan ini, para astronom menggunakan fenomena yang disebut pelensaan gravitasi. Objek berukuran besar—seperti gugus galaksi—membengkokkan ruang angkasa, memperbesar cahaya dari galaksi jauh di belakangnya. Efek ini, yang diprediksi oleh Einstein, pada dasarnya mengubah alam semesta menjadi teleskop alami. Dengan mengarahkan JWST ke lensa ini, kita dapat mencapai faktor pembesaran hingga 10.000 di wilayah tertentu, yang secara efektif mengubah observatorium menjadi mikroskop kosmik. Hal ini memungkinkan kita untuk melihat objek yang tidak mungkin dideteksi.
Sekilas Pertama: Icarus dan Earendel
Dalam beberapa tahun terakhir, para astronom telah melihat sekilas beberapa bintang paling kuno. Pada tahun 2016, Teleskop Luar Angkasa Hubble melihat “Icarus,” bintang pertama yang diamati melalui metode ini, terletak pada jarak 200 kali lipat dari bintang mana pun yang diketahui sebelumnya. Baru-baru ini, pada tahun 2022, JWST menemukan “Earendel”, sebuah bintang yang jaraknya lima kali lebih jauh dari Icarus, tampak seperti saat alam semesta baru berusia 7% dari usianya saat ini.
Penemuan ini menunjukkan bahwa kita akan segera mengamati bintang generasi pertama secara langsung. Namun, bahkan pengamatan ini pun merupakan potret waktu: kita melihat bintang-bintang ini dalam kondisi miliaran tahun yang lalu, bukan seperti saat ini.
Materi Gelap dan Pencarian Struktur Tak Terlihat
Cahaya dari bintang-bintang kuno ini tidak hanya mengungkap informasi tentang komposisinya; ia juga melewati struktur materi gelap yang tidak terlihat. Materi gelap merupakan sebagian besar materi di alam semesta, namun sifatnya masih belum diketahui. Dengan menganalisis bagaimana cahaya bintang terdistorsi, para astronom dapat memetakan distribusi materi gelap dan menguji teori tentang komposisinya. Beberapa pengamatan baru-baru ini menunjukkan bahwa materi gelap mungkin membentuk struktur dengan massa yang sebanding dengan planet, sehingga mengesampingkan model materi gelap tertentu.
Masa Depan Cahaya Pertama
Perburuan bintang Populasi III semakin cepat. Teleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman yang akan datang akan mensurvei sebagian besar langit, mengungkap ribuan lensa gravitasi baru. Observatorium Dunia yang Dapat Dihuni (HWO) yang direncanakan menjanjikan kemampuan yang lebih besar, berpotensi memungkinkan kita mempelajari bintang-bintang kuno ini dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Dengan menggabungkan kekuatan teleskop canggih dan lensa alam, kita memasuki era keemasan astronomi. Mengamati bintang-bintang pertama di alam semesta bukan hanya tentang memahami kosmos awal; ini tentang mengungkap misteri mendasar materi gelap dan asal mula segala sesuatu yang kita lihat saat ini. Bintang-bintang dinosaurus pertama akan segera dikonfirmasi, dan kita akan mempelajarinya secara lebih rinci, mengungkap rahasia yang telah tersembunyi selama miliaran tahun.
