Lubang Hitam Supermasif Lampaui Laju Pembentukan Bintang Galaksi Induk

Gambar ini diambil oleh Deep Field-South Chandra. Gambar berwarna biru diperoleh dalam panjang gelombang sinar-X paling tajam dan telah dikombinasikan dengan gambar dalam panjang gelombang optik dan inframerah Hubble, yang berwarna merah, hijau, dan biru. Setiap gambar yang diambil oleh Chandra dihasilkan oleh gas panas yang jatuh ke lubang hitam supermasif di pusat galaksi induk, sebagaimana digambarkan dalam ilustrasi.
Kredit gambar: NASA

Lubang hitam terbesar di alam semesta tumbuh lebih cepat daripada laju rata-rata pembentukan bintang di galaksi induk, menurut dua penelitian terbaru menggunakan data dari Observatorium Sinar-X Chandra NASA dan teleskop-teleskop lainnya.

Selama bertahun-tahun, para astronom telah mengumpulkan data tentang pembentukan bintang di galaksi dan pertumbuhan lubang hitam supermasif (objek kosmik dengan massa jutaan atau miliaran kali massa Matahari) di pusat galaksi. Data menunjukkan bagaimana lubang hitam dan bintang-bintang di galaksi induk saling terkait.

Namun, hasil studi dari dua tim ilmuwan independen justru mengungkap bahwa lubang hitam di galaksi yang berukuran masif tumbuh jauh lebih cepat daripada lubang hitam di galaksi yang kurang masif.

“Kami merekonstruksi sebuah ‘pergulatan’ yang terjadi miliaran tahun lalu,” kata Guang Yang dari Penn State yang memimpin salah satu studi. “Kami menggunakan data yang diambil oleh beberapa teleskop untuk mengetahui bagaimana kompetisi dalam skala kosmik ini terjadi."

Menggunakan arsip data dari Observatorium Sinar-X Chandra NASA, Teleskop Antariksa Hubble NASA dan observatorium lainnya, Guang Yang bersama para kolega mempelajari tingkat pertumbuhan lubang hitam di galaksi yang terletak 4,3-12,2 miliar tahun cahaya dari Bumi. Data sinar-X mencakup Deep Field-South & North Chandra dan survei COSMOS-Legacy.

Tim menghitung rasio tingkat pertumbuhan lubang hitam supermasif dan tingkat pertumbuhan bintang di galaksi induk masing-masing. Selama ini konsep yang diyakini secara luas adalah rasio pertumbuhan keduanya kurang lebih konstan di semua galaksi.

Sebaliknya, tim justru menemukan rasio pertumbuhan lubang hitam yang jauh lebih tinggi untuk galaksi berukuran masif. Untuk galaksi yang menampung bintang setara dengan sekitar 100 miliar massa Matahari, rasionya sekitar sepuluh kali lebih tinggi daripada galaksi yang hanya menampung bintang setara dengan sekitar 10 miliar massa Matahari.

"Pertanyaannya adalah mengapa hal itu bisa terjadi?” ujar rekan penulis makalah studi Niel Brandt, sesama ilmuwan Penn State. “Mungkin galaksi masif lebih efektif dalam memberi pasokan molekul gas dingin kepada lubang hitam supermasif sentral daripada galaksi yang kurang masif."

Sementara itu, tim ilmuwan lain secara independen juga menemukan bukti tingkat pertumbuhan lubang hitam supermasif yang melampaui tingkat pertumbuhan bintang di galaksi induk. Bersama para kolega, Mar Mezcua dari Institute of Space Science di Spanyol, mempelajari lubang hitam di beberapa galaksi paling terang dan paling masif di alam semesta. Mereka mempelajari 72 galaksi di pusat gugus galaksi yang terletak 3,5 miliar tahun cahaya dari Bumi, menggunakan data sinar-X dari Chandra dan data radio dari Australian Telescope Compact Array, yaitu Karl G. Jansky Very Large Array dan Very Long Baseline Array.

Tim memperkirakan massa lubang hitam di gugus galaksi dengan cara menerapkan hubungan antara emisi sinar-X dan radio yang bersumber dari lubang hitam. Massa lubang hitam sekitar sepuluh kali lebih masif daripada massa lubang hitam yang dihitung menggunakan metode lain yang berasumsi lubang hitam dan galaksi tumbuh beriringan.

“Kami menyimpulkan massa lubang hitam yang jauh lebih besar daripada perkiraan sebelumnya,” ujar Mezcua. “Mungkin mereka memulai start dari garis yang sama dalam kompetisi pertumbuhan, atau mungkin laju pertumbuhan mereka setara selama miliaran tahun, kemudian lubang hitam lebih unggul.”

Hampir setengah dari sampel lubang hitam yang mereka ukur mengandung massa setidaknya 10 miliar kali massa Matahari, menempatkan mereka ke dalam kategori kelas ekstrem yang disebut lubang hitam “ultramasif” oleh beberapa astronom.

“Kita tahu lubang hitam adalah objek ekstrem,” tambah rekan penulis makalah studi J. Hlavacek-Larrondo dari Universitas Montreal, “jadi jangan heran jika mereka melanggar peraturan yang menurut kami harus dipatuhi.”

Makalah studi yang ditulis Mezcua dkk. telah dipublikasikan di Monthly Notice of Royal Astronomical Society edisi Februari 2018 dan tersedia secara online. Sementara makalah studi yang ditulis Guang Yang dkk. juga telah dipubilkasikan di jurnal yang sama edisi April 2018.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Lee Mohon

Sumber: Supermassive Black Holes Are Outgrowing Their Galaxies

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa