Sifat Rakus Lubang Hitam Supermasif Terungkap

Ilustrasi debu dan gas menyerupai donat di sekitar lubang hitam supermasif aktif.
NASA/JPL-CALTECH

Beberapa galaksi mengandung lubang hitam supermasif rakus, yang mengkonsumsi gas debu dan segala sesuatu yang berkeliaran terlalu dekat dengannya, bahkan termasuk cahaya. Dalam kegilaan selera makannya, raksasa kosmik ini menghasilkan energi besar di inti galaksi induk dan menyilaukan jagad raya dengan radiasi yang sangat kuat. Apabila dibandingkan dengan lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita, Sagitarius A* layaknya seekor kucing lucu yang tertidur malas.

Jantung galaksi rakus semacam ini disebut inti galaksi aktif (AGN), dan dalam penelitian terbaru yang makalah studinya telah dipublikasikan secara online di jurnal Nature pada tanggal 27 September 2017, satu tim internasional yang terdiri dari para ilmuwan dari berbagai negara telah mengembangkan sebuah teori terpadu yang diklaim mengkarakteristik AGN. Penelitian dapat membantu kita untuk lebih memahami bagaimana evolusi galaksi dan lubang hitam supermasif saling memengaruhi.

Donat Supermasif

Saat mengamati galaksi-galaksi terang, para astronom telah menemukan dua jenis AGN yang berbeda. Beberapa galaksi memiliki AGN yang sangat terang (Tipe I), sedangkan AGN lainnya agak redup (Tipe II). Setelah beberapa dekade menggunakan teleskop yang sensitif terhadap rentang frekuensi yang berbeda, para astronom menganggap kedua tipe AGN serupa, alasan perbedaan mereka hanya terletak pada orientasi sudut pandang.

“Apa yang kami amati pada dasarnya adalah konfigurasi debu dan gas di sekitar lubang hitam yang menyerupai donat atau torus,” ungkap rekan penulis makalah studi Profesor Richard Mushotzky dari Universitas Maryland.

“Jadi, AGN Tipe II adalah ketika kita mengamati lubang hitam dari samping torus yang diselimuti molekul gas dan debu, sedangkan AGN Tipe I adalah ketika kita melihat torus dari atas dengan hanya sedikit molekul gas dan debu dari sudut pandang kita.”

Terungkap pula bagaimana Tipe I ternyata lebih terang daripada Tipe II, termasuk peningkatan bukti spektroskopi yang mengindikasikan perbedaan fisik antara kedua tipe AGN, bukan karena struktur torus, menurut Mushotzky.

Pengumpulan Data Sinar-X Galaksi

Melalui analisis data dari instrumen Burst Alert Telescope (BAT) yang terpasang di Teleskop Antariksa Swift NASA, tim mampu menembus gas dan debu yang menyuplai makanan dan mengelilingi lebih dari 800 lubang hitam di pusat galaksi masing-masing. BAT melihat kosmos dalam panjang gelombang sinar-X, yang digunakan oleh para ahli radiologi untuk “melihat” tulang kerangka tubuh kita. Jadi dari orientasi sudut pandang AGN mana pun, Swift dapat menembus awan dan mempelajari berapa banyak energi yang dihasilkan oleh lubang hitam supermasif.

Untuk melengkapi data yang dikumpulkan Swift, tim menggunakan data dari selusin teleskop berbasis darat yang tersebar di seluruh dunia yang membutuhkan kolaborasi global dari para ilmuwan yang disebut Konsorsium BAT AGN Spectroscopic Survey (BASS). Dengan serangkaian data yang telah dikumpulkan, tim mengungkap bahwa AGN Tipe I dan Tipe II ternyata berbeda, baik secara struktural maupun energik.

“Studi menunjukkan sesuatu yang secara intrinsik berbeda, dan pada dasarnya terletak pada seberapa cepat lubang hitam mengkonsumsi material,” ucap Mushotzky.

Meskipun kerap dianggap sebagai objek rakus pelahap semua material yang tak pernah kenyang, bahkan lubang hitam supermasif sekalipun memiliki batasan. “Ada tingkat maksimum saat lubang hitam tidak bisa lagi makan, dan jika kita mencoba memberi lebih banyak material melebihi batas maksimal, lubang hitam akan menolaknya, seperti memilih-milih makanan,” tambah Mushotzky.

Jadi, perbedaan terbesar antara kedua tipe AGN adalah Tipe I dikelilingi oleh lebih banyak debu dan gas, oleh karena itu menolak lebih banyak material dan mendorong emisi energi jauh lebih tinggi daripada Tipe II. Inilah alasan yang mendasari mengapa Tipe I begitu terang. Lubang hitam Tipe I ini memakan materi yang ada di sekitarnya, hingga secara harfiah tidak bisa makan lagi.

Terang yang Bias

Teka-teki dalam astronomi adalah bagaimana lubang hitam supermasif berevolusi bersama dengan galaksi induknya. Hampir sebagian besar galaksi, jika tidak semua, mengandung lubang hitam supermasif. Pertanyaannya adalah bagaimana lubang hitam memengaruhi evolusi galaksi, demikian pula sebaliknya?

Galaksi dengan lubang hitam aktif di bagian inti menyediakan sarana untuk mengamati radiasi dalam jumlah besar beserta pengaruhnya terhadap galaksi, AGN telah menjadi laboratorium ideal untuk mempelajari pembentukan bintang di wilayah yang bergejolak ini. Tapi, bintang-bintang di galaksi AGN Tipe I sulit untuk diamati, karena inti galaksi yang sangat terang meredam cahaya bintang. Sementara, penyatuan model yang mengasumsikan Tipe I dan II yang pada dasarnya serupa, karena para astronom kerap mempelajari Tipe II yang lebih redup, sehingga bintang di dalam galaksi lebih mudah diamati.

Tapi, seiring penemuan terbaru yang menegaskan bahwa asumsi ini salah, telah terjadi pembiasan karena hanya Tipe II yang cenderung dipelajari, sementara Tipe I agak diabaikan.

“Sekarang kita tahu Tipe I memuntahkan lebih banyak energi daripada Tipe II. Jadi kita perlu memeriksa kembali apa yang telah kita simpulkan sebelumnya,” pungkas Mushotzky.

Ditulis oleh: Ian O'Neill, science.howstuffworks.com

Sumber: Drop the Doughnut: True Nature of Ravenous Supermassive Black Holes Revealed

#terimakasihgoogle