WASHINGTON - Para astronom telah mengamati galaksi yang berasal dari zaman sebelumnya dalam sejarah alam semesta yang secara mengejutkan bentuknya sangat mirip dengan Bima Sakti kita - struktur spiral dengan batang lurus bintang dan gas yang mengalir melalui pusatnya - tetapi jauh lebih masif, menawarkan wawasan baru tentang pembentukan galaksi.

Galaksi jauh, yang disebut J0107a, diamati seperti kemunculannya 11,1 miliar tahun lalu, ketika alam semesta berusia sekitar seperlima dari usianya saat ini. Para peneliti menggunakan data dari Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) yang berbasis di Chili dan Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA untuk mempelajari galaksi tersebut.

Mereka menentukan bahwa massa galaksi, termasuk bintang dan gasnya, lebih dari 10 kali lebih besar daripada Bima Sakti, dan galaksi itu membentuk bintang pada tingkat tahunan sekitar 300 kali lebih besar. Namun, J0107a lebih padat daripada Bima Sakti.

"Galaksi itu adalah galaksi monster dengan tingkat pembentukan bintang yang tinggi dan banyak gas, jauh lebih banyak daripada galaksi saat ini," kata astronom Shuo Huang dari Observatorium Astronomi Nasional Jepang, penulis utama studi yang diterbitkan minggu ini di jurnal Nature.

"Penemuan ini," kata rekan penulis studi Toshiki Saito, seorang astronom di Universitas Shizuoka di Jepang, "menimbulkan pertanyaan penting: Bagaimana galaksi sebesar itu terbentuk di alam semesta yang begitu awal?"

Meskipun beberapa galaksi yang mengalami pembentukan bintang pada tingkat yang sama dengan J0107a ada di alam semesta saat ini, hampir semuanya adalah galaksi yang sedang dalam proses penggabungan atau tabrakan galaksi. Tidak ada tanda-tanda keadaan seperti itu yang melibatkan galaksi ini.

J0107a dan Bima Sakti memiliki beberapa kesamaan.
"Keduanya sama-sama besar dan memiliki struktur berpalang yang sama. Namun, Bima Sakti punya banyak waktu untuk membentuk strukturnya yang besar, sedangkan J0107a tidak," kata Saito.

Dalam beberapa miliar tahun pertama setelah peristiwa Big Bang 13,8 miliar tahun lalu yang mengawali alam semesta, galaksi adalah entitas yang bergolak dan jauh lebih kaya gas daripada yang ada saat ini - faktor-faktor yang mendorong ledakan ekstrem pembentukan bintang. Meskipun galaksi dengan struktur yang sangat terorganisir seperti bentuk spiral berpalang dari Bima Sakti umum sekarang, itu tidak terjadi 11,1 miliar tahun lalu.

"Dibandingkan dengan galaksi monster lain di alam semesta yang jauh (yang berasal dari zaman kosmik sebelumnya) yang bentuknya biasanya terganggu atau tidak teratur, tidak terduga bahwa J0107a terlihat sangat mirip dengan galaksi spiral masa kini," kata Huang.

"Teori tentang pembentukan struktur galaksi masa kini mungkin perlu direvisi," Huang menambahkan.

Teleskop Webb, saat mengamati jarak yang sangat jauh kembali ke alam semesta awal, telah menemukan bahwa galaksi dengan bentuk spiral muncul jauh lebih awal dari yang diketahui sebelumnya. J0107a sekarang menjadi salah satu contoh paling awal dari galaksi spiral berpalang.

Sekitar dua pertiga galaksi spiral yang diamati di alam semesta saat ini memiliki struktur palang. Palang tersebut diperkirakan berfungsi sebagai bentuk pembibitan bintang, yang membawa gas ke dalam dari lengan spiral galaksi. Sebagian gas membentuk apa yang disebut awan molekuler. Gravitasi menyebabkan kontraksi awan ini, dengan pusat-pusat kecil terbentuk yang memanas dan menjadi bintang-bintang baru.

Batang yang merupakan bagian dari J0107a berukuran sekitar 50.000 tahun cahaya panjangnya, kata Huang. Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam setahun, 5,9 triliun mil (9,5 triliun km).

Teleskop Webb "telah mempelajari morfologi galaksi-galaksi masif awal secara intensif baru-baru ini. Namun, dinamikanya masih kurang dipahami," kata Saito.