Jadi seberapa jauh galaksi ini? Itu tergantung pada definisi jarak yang mana yang Anda maksudkan.
Ketika menentukan jarak galaksi jauh seperti ini, para astronom biasanya memberikan nilai murni dalam hal pergeseran merah, yang sering dikenal sebagai z. Untuk menghitung pergeseran merah z dari suatu objek, kita harus mencari garis emisi atau absorbsi yang dapat kita identifikasi, misalnya garis emisi hidrogen. Kita kemudian membandingkan panjang gelombang yang teramati dari garis emisi obyek dengan garis dari objek standar (tidak mengalami pergeseran merah). Perbedaan antara panjang gelombang yang diamati dengan panjang gelombang standar dibagi dengan panjang gelombang standar akan memberi kita nilai z.
Jika tidak ada pergeseran merah, maka tidak ada perbedaan antara garis diamati dengan garis standar, maka z adalah nol. Dengan demikian pergeseran merah akan selalu bernilai positif. Secara teknis tidak ada batasan untuk nilai z, tapi nila z tertinggi yang pernah termati sekitar z = 12. z lebih besar juga berarti jarak yang lebih jauh. Karena perluasan alam semesta, cahaya dari galaksi yang jauh akan mengalami pergeseran merah lebih besar daripada cahaya dari galaksi dekat. Jadi galaksi dengan pergeseran merah terbesar adalah yang paling jauh.
Alasan astronom menggunakan pergeseran merah bukannya jarak, adalah bahwa z diukur murni hasil pengamatan. Ya, kita tahu bahwa z lebih besar berarti jarak yang lebih jauh, tapi jika menggunakan istilah jarak maka akan tergantung pada model yang kita gunakan untuk alam semesta. Sedangkan dengan z kita tidak harus mengasumsikan model apapun.
Karena galaksi z8 GND 5296 memiliki nilai z =7.51, maka berapa jauh galaksi itu? Hal pertama yang perlu kita lakukan adalah mengubah pergeseran merah ke waktu tempuh cahaya sejak meninggalkan galaksi. Setelah cahaya meninggalkan galaksi, alam semesta juga mengembang, yang berarti cahaya akan mengalami pergeseran merah saat bepergian. Dengan menggunakan model standar kosmologi kita dapat menentukan cahaya meninggalkan z8 GND 5296 sekitar 13,1 miliar tahun yang lalu.
Anda mungkin berpikir menghitung jarak dari waktu tempuh cahaya itu sederhana. Karena kecepatan cahaya adalah konstan, dan jika bepergian 13,1 miliar tahun dari sebuah obyek maka obyek tersebut harus 13,1 miliar tahun cahaya jauhnya. Namun alam semesta telah meluas sepanjang sejarahnya, jadi kita tidak bisa mengatakan bahwa galaksi itu 13,1 miliar tahun cahaya jaraknya dari kita, apalagi mengatakan bahwa galaksi itu 13,1 milliar tahun cahaya jaraknya saat cahaya meninggalkannya, karena alam semesta terus mengembang sementara cahaya bepergian. Jadi galaksi itu sebenarnya jaraknya lebih dekat saat cahaya meninggalkannya.
Jarak galaksi z8 GND 5296 dari kita ketika cahaya memulai perjalanannya dapat dihitung dengan apa yang dikenal sebagai jarak diameter sudut (Angular Diameter Distance - DA). Untuk galaksi z8 GND 5296, jarak sesungguhnya adalah sekitar 3,4 miliar tahun cahaya. Itu berarti cahaya dari z8 GND 5296 memulai perjalanannya saat masih berjarak 3,4 miliar tahun cahaya jauhnya, namun karena perluasan alam semesta, maka cahaya butuh 13,1 miliar tahun untuk mencapai kita.
Untuk menghitung jarak galaksi z8 GND 5296 sesungguhnya saat ini, Anda harus mulai dengan fakta bahwa galaksi tersebut adalah 3,4 miliar tahun cahaya jauhnya dari kita 13,1 miliar tahun yang lalu dan menghitung seberapa banyak alam semesta telah mengembang sejak saat itu. Hal ini dikenal sebagai jarak comoving. Dan hasilnya sekitar 29,3 miliar tahun cahaya.
Contoh: Dua galaksi yang dekat satu sama lain ketika alam semesta baru berusia 1 miliar tahun. Galaksi pertama memancarkan pulsa cahaya. Galaksi kedua tidak menerima pulsa sampai alam semesta berusia 14 miliar tahun. Pada saat ini, kedua galaksi dipisahkan oleh jarak sekitar 26 miliar tahun cahaya; pulsa cahaya telah melakukan perjalanan selama 13 miliar tahun; dan pandangan orang-orang yang menerima pulsa cahaya dalam galaksi kedua adalah gambar galaksi pertama ketika berumur 1 miliar tahun dan galaksi pertama hanya sekitar 2 miliar tahun cahaya jauhnya.
Jadi cahaya dari z8 GND 5296 yang memiliki pergeseran merah z = 7.51, berarti cahaya meninggalkan galaksi 13,1 miliar tahun yang lalu ketika galaksi berjarak 3,4 miliar tahun cahaya dari kita. Sekarang jarak galaksi tersebut menjadi 29,3 miliar tahun cahaya.
Semua penjelasan diatas mungkin agak menyulitkan bagi banyak orang. Ini adalah alasan lain mengapa para astronom fokus pada z.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Ada empat skala jarak yang berbeda yang umumnya ditemukan dalam kosmologi:
1. Jarak Luminositas (Luminosity Distance - DL)
Dalam alam semesta yang mengembang, galaksi yang sangat jauh akan jauh lebih redup daripada yang kita harapkan karena foton cahaya menjadi teregang dan tersebar di wilayah yang luas. Inilah sebabnya mengapa teleskop besar diperlukan untuk melihat galaksi-galaksi yang sangat jauh. Galaksi-galaksi yang paling jauh yang terlihat dengan teleskop luar angkasa Hubble begitu redup sehingga mereka muncul seolah-olah mereka seperti 350 miliar tahun cahaya jauhnya meskipun sebenarnya mereka lebih dekat.
Jarak Luminositas bukan skala jarak yang realistis tetapi berguna untuk menentukan bagaimana galaksi redup yang sangat jauh terlihat bagi kita.
2. Jarak Diameter Sudut (Angular Diameter Distance - DA)
Dalam alam semesta yang mengembang, kita melihat galaksi-galaksi di dekat tepi alam semesta yang terlihat, saat mereka masih sangat muda hampir 14 miliar tahun yang lalu karena cahaya mereka membutuhkan waktu hampir 14 miliar tahun untuk mencapai kita. Namun, galaksi-galaksi tersebut tidak hanya muda tapi mereka juga pada waktu itu lebih dekat kepada kita.
Galaksi paling redup yang terlihat dengan Teleskop Ruang Angkasa Hubble hanya beberapa miliar tahun cahaya dari kita ketika mereka memancarkan cahaya mereka. Ini berarti bahwa galaksi yang sangat jauh terlihat jauh lebih besar daripada sebenarnya karena seolah-olah mereka hanya sekitar 2 atau 3 miliar tahun cahaya dari kita (meskipun mereka juga sangat sangat samar - lihat Jarak Luminosity diatas).
Jarak Diameter Sudut merupakan indikasi yang baik (terutama di alam semesta "datar" seperti kita) dari bagaimana galaksi-galaksi yang dulunya dekat dengan kita ketika memancarkan cahaya yang kita lihat sekarang.
3. Jarak Comoving (Distance Comoving - DC)
Jarak Comoving Jarak adalah skala jarak yang meluas dengan alam semesta. Ini memberitahu kita di mana galaksi sekarang meskipun pandangan kita tentang alam semesta jauh adalah ketika itu jauh lebih muda dan lebih kecil. Pada skala ini tepi paling luar dari alam semesta yang terlihat, saat ini sekitar 47 miliar tahun cahaya jaraknya dari kita meskipun galaksi paling jauh yang mungkin dapat terlihat oleh Hubble Space Telescope saat ini sekitar 32 miliar tahun cahaya dari kita.
Jarak Comoving Jarak adalah kebalikan dari Jarak Diameter Sudut - karena ini memberitahu kita di mana galaksi sekarang daripada di mana mereka ketika mereka memancarkan cahaya yang kita lihat sekarang.
4. Jarak Waktu Tempuh Cahaya (Light Travel Time Distance - DT)
Jarak Waktu Tempuh Cahaya merupakan waktu yang dibutuhkan untuk cahaya dari galaksi jauh untuk mencapai kita. Ini adalah apa yang dimaksud ketika dikatakan bahwa alam semesta terlihat memiliki radius 14 miliar tahun cahaya - itu hanya sebuah pernyataan bahwa alam semesta adalah sekitar 14 miliar tahun dan cahaya dari sumber yang lebih jauh belum sempat mencapai kita.
Jarak Waktu Tempuh Cahaya adalah pengukuran waktu sebagai ukuran jarak. Hal ini berguna terutama karena memberitahu kita berapa usia pandangan galaksi yang kita lihat.
Untuk jarak yang kecil (di bawah sekitar 2 miliar tahun cahaya) semua empat skala jarak diatas akan konvergen dan menjadi sama, sehingga jauh lebih mudah untuk menentukan jarak ke galaksi di alam semesta lokal di sekitar kita.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Baca Juga:
Source: Brian Koberlein
