Dalam kegelapan luas alam semesta awal, sebuah spiral cahaya yang disebut Zhúlóng memberikan pandangan baru tentang sejarah kosmik. Galaksi ini, yang berbentuk mirip dengan Galaksi Bima Sakti kita, terbentuk hanya satu miliar tahun setelah Big Bang. Keberadaan galaksi ini seharusnya tidak mungkin terjadi begitu cepat. Namun, berkat kekuatan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), para ilmuwan kini mempertanyakan semua yang mereka ketahui tentang bagaimana galaksi tumbuh.

Sebelumnya, galaksi dianggap mulai sebagai gumpalan berantakan yang perlahan-lahan tumbuh semakin terorganisir selama miliaran tahun. Galaksi besar yang terstruktur dengan lengan spiral dan tonjolan tengah, seperti Bima Sakti, diperkirakan memerlukan waktu yang lama untuk berevolusi.

Akan tetapi, JWST menceritakan kisah yang berbeda. Dengan penglihatan inframerah yang dalam, JWST telah mengungkap galaksi-galaksi besar, terang, dan sangat matang – jauh lebih awal daripada yang diharapkan banyak orang.

Di antara penemuan paling mengejutkan adalah Zhúlóng, yang berarti 'Naga Obor' dalam legenda Tiongkok. Naga kosmik ini ditemukan di sebuah area langit yang diteliti selama survei JWST PANORAMIC. Meskipun baru berusia satu miliar tahun, galaksi ini sudah memiliki tonjolan yang jelas, lengan spiral yang cerah, dan cakram yang terbangun dengan baik yang membentang lebih dari 60.000 tahun cahaya. Ini hampir sama besarnya dengan Galaksi Bima Sakti kita sendiri.

Dr. Mengyuan Xiao, penulis utama studi yang dipublikasikan di jurnal Astronomy and Astrophysics, menyatakan, "Yang membuat Zhúlóng menonjol adalah seberapa miripnya ia dengan Bima Sakti - baik dalam bentuk, ukuran, maupun massa bintang." Peneliti menemukan bahwa galaksi ini sudah memiliki lebih dari 100 miliar massa matahari dalam bentuk bintang. Itu adalah jumlah yang sangat besar jika dilihat dari standar apa pun. Lengan spiralnya membentang sejauh 19.000 parsec, atau sekitar 62.000 tahun cahaya. Kepadatan permukaan massa bintangnya – seberapa padatnya bintang-bintang tersebut – mencapai hampir 10 miliar massa matahari per kiloparsec persegi.

Lebih mengejutkan lagi adalah warnanya. Bagian tengah galaksi bersinar merah, menunjukkan adanya bintang-bintang tua dan rendahnya pembentukan bintang, sementara cakram luar menunjukkan daerah yang aktif dalam pembentukan bintang. Pola ini, di mana galaksi tumbuh dari dalam ke luar, sesuai dengan bagaimana banyak spiral modern berevolusi.

Zhúlóng tidak pernah menjadi target utama; ia ditemukan secara kebetulan selama program pencitraan lapangan luas yang disebut PANORAMIC, yang memindai langit saat JWST memfokuskan diri pada target-target lain. Metode ini, yang disebut "pencitraan paralel murni," memungkinkan para peneliti untuk memetakan area besar dari kosmos. Ini adalah cara cerdas untuk menemukan galaksi langka seperti Zhúlóng.

Dr. Christina Williams, salah satu pemimpin survei tersebut, menjelaskan, "Penemuan ini menunjukkan potensi program paralel murni untuk mengungkap objek-objek langka dan jauh yang dapat menguji model pembentukan galaksi." Zhúlóng mungkin adalah contoh paling ekstrem yang ada. Karakteristiknya melawan ekspektasi. Dengan tingkat pembentukan bintang hanya sekitar 66 massa matahari per tahun, ia membentuk bintang lebih lambat daripada galaksi lain dari ukurannya pada waktu itu.

Rasio ini 10 kali lebih rendah dibandingkan galaksi berdebu biasa dari periode tersebut. Namun, galaksi ini sudah mencapai ukuran dan struktur penuh. Ini berarti ia harus tumbuh dengan cepat, dengan sekitar 30% baryon yang tersedia – materi normal dalam halo materi gelapnya – telah diubah menjadi bintang. Ini adalah 1,5 kali lebih efisien daripada apa yang biasanya kita lihat bahkan dalam galaksi pembentuk bintang terbaik sekalipun.

Zhúlóng tidak sendirian. JWST telah menunjukkan bahwa galaksi awal terbentuk lebih cepat dan lebih awal daripada yang pernah diungkap oleh Teleskop Hubble, yang sebelumnya memegang rekor untuk pengambilan gambar kosmik. Sebelum JWST, para astronom berpikir bahwa galaksi yang terstruktur dengan baik seperti spiral tidak akan muncul hingga alam semesta berusia setidaknya 3 miliar tahun. Kini, mereka melihat cakram dan bahkan spiral pada redshift di atas 5. Ini berarti mereka sudah ada ketika alam semesta berusia kurang dari 1,2 miliar tahun.

Studi terbaru menunjukkan bahwa sekitar setengah dari galaksi pada redshift di bawah 6 sudah memiliki bentuk cakram. Ini 10 kali lebih banyak dari apa yang diprediksi oleh model-model lama. Beberapa di antaranya bahkan menunjukkan tanda-tanda spiral desain agung, di mana lengan-lengan berpintal jelas di sekitar tonjolan tengah. Sebelumnya, diperkirakan bahwa pola-pola ini hanya akan terbentuk setelah periode ketenangan yang panjang. Namun, Zhúlóng membantah gagasan itu.

Prof. Pascal Oesch, salah satu pemimpin survei PANORAMIC, menyatakan, "Penemuan ini menunjukkan bagaimana JWST secara fundamental mengubah pandangan kita tentang alam semesta awal." Seiring dengan dimulainya survei-survei baru dan cakupan area yang lebih luas, para peneliti mengharapkan untuk menemukan lebih banyak galaksi seperti Zhúlóng. Galaksi-galaksi ini akan membantu menguji model pembentukan galaksi, terutama bagaimana struktur dan massa terbentuk dengan begitu cepat.

JWST tidak hanya mendeteksi galaksi-galaksi besar lebih awal dalam waktu, tetapi juga menunjukkan bahwa mereka bisa terlihat sangat berbeda. Beberapa galaksi awal kompak dan tenang. Lainnya, seperti Zhúlóng, besar dan terang, dengan cakram pembentuk bintang yang aktif. Ini menunjukkan bahwa mungkin ada berbagai jalur yang bisa diambil galaksi, tergantung pada lingkungan dan sejarahnya.

Zhúlóng lebih dari sekadar spiral yang jauh. Ini adalah sinyal bahwa kita mungkin perlu memikirkan kembali garis waktu kosmos. Jika galaksi bisa tumbuh sebesar ini, secepat ini, maka proses yang membangun mereka harus lebih efisien daripada yang kita bayangkan. Entah galaksi mulai terbentuk lebih awal dari yang kita kira, atau cara mereka mengumpulkan dan menggunakan gas lebih kuat.

Observasi mendatang dari JWST dan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) diharapkan dapat mengkonfirmasi fitur-fitur Zhúlóng. Mereka juga dapat menunjukkan bagaimana ia membentuk bintangnya, bagaimana tampilan gasnya, dan apakah lengan spiralnya berfungsi seperti yang ada di alam semesta terdekat.

Zhúlóng, dengan cahaya merah dan bentuk spiralnya, lebih dari sekadar penampilan yang menarik. Ini adalah tantangan bagi teori-teori yang mengatakan bahwa struktur membutuhkan waktu. Ini membuktikan bahwa keteraturan dapat muncul dari kekacauan dengan cepat, dan bahwa galaksi di alam semesta awal tidaklah primitif. Saat JWST melanjutkan perjalanannya, Naga Obor menunjukkan jalan menuju pemahaman yang lebih dalam tentang masa lalu kosmik kita.