Lubang Hitam Supermasif Eksis di Hampir Semua Galaksi, Sensus Hubble

Lubang hitam supermasif di galaksi NGC 3377, NGC 3379 dan NGC 4486B.
Kredit: Karl Gebhardt (Universitas Michigan), Tod Lauer (NOAO), dan NASA

Seiring pengumuman penemuan tiga lubang hitam di tiga galaksi normal, satu tim astronom internasional memperkirakan hampir semua galaksi bisa menampung lubang hitam supermasif yang pernah menjadi sumber tenaga bagi quasar (objek paling terang di alam semesta), meskipun saat ini tidak terlalu aktif.

Kesimpulan ini didasarkan pada sensus 27 galaksi terdekat oleh jajaran teleskop besutan NASA, yaitu Teleskop Antariksa Hubble dan teleskop berbasis darat di Hawai, yang melakukan survei spektroskopi dan fotometrik untuk menemukan lubang hitam yang telah mengakresi massa setara jutaan Matahari.

Publikasi penemuan yang telah dipresentasikan saat acara Meeting of the American Astronomical Society ke-189 di Toronto, Kanada, memberikan wawasan tentang asal usul dan evolusi galaksi, serta memperjelas peran quasar dalam evolusi galaksi.

Hasil utama studi adalah:

• Lubang hitam supermasif sangat umum, hampir setiap galaksi raksasa memilikinya.
• Massa lubang hitam sebanding dengan massa galaksi induk. Jika sebuah galaksi berukuran dua kali lebih besar daripada galaksi lain, maka lubang hitamnya akan dua kali lebih besar. Penemuan ini menunjukkan pertumbuhan lubang hitam terkait erat dengan pembentukan galaksi induk.
• Jumlah dan massa lubang hitam konsisten dengan apa yang dibutuhkan sebagai sumber daya quasar.

“Kami yakin apa yang teramati adalah “fosil quasar” dan sebagian besar galaksi pada suatu waktu pernah menjadi induk quasar,” kata penanggung jawab studi Doug Richstone dari Universitas Michigan. Kesimpulan ini konsisten dengan pengamatan Hubble sebelumnya yang menunjukkan quasar eksis di berbagai galaksi, mulai dari galaksi tunggal normal hingga sepasang galaksi yang saling bertabrakan.

Dua dari tiga lubang hitam “berbobot” 50 juta dan 100 juta massa Matahari bersemayam di inti galaksi NGC 3379 (Messier 105) dan NGC 3377. Kedua galaksi ini terletak di grup galaksi terdekat Leo Spur pada jarak 32 miliar tahun cahaya.

Sementara lubang hitam ketiga dengan massa 500 juta kali Matahari, terpisah sejauh 50 juta tahun cahaya di gugus Virgo dan menginduk galaksi NGC 4486B. Galaksi ini adalah galaksi satelit kecil yang mengorbit galaksi Messier 87, galaksi sangat terang di gugus Virgo. Messier 87 adalah inti galaksi aktif dan diketahui memiliki lubang hitam supermasif dengan massa setara 2 miliar Matahari.

Meskipun sebelumnya beberapa tim ilmuwan lain juga telah menemukan lubang hitam supermasif di galaksi raksasa seukuran Bima Sakti atau lebih besar, hasil studi terbaru ini mampu menunjukkan galaksi kecil memiliki lubang hitam dengan massa yang lebih kecil di bawah ambang batas deteksi Hubble. Survei juga membuktikan massa lubang hitam sebanding dengan massa galaksi induk. Layaknya ukuran sepatu seseorang, semakin besar galaksi, maka semakin besar pula lubang hitam.

Masih menjadi teka-teki mengapa lubang hitam bisa begitu melimpah di alam semesta, atau mengapa proporsi massa lubang hitam sangat terkait erat dengan massa galaksi induk. Satu gagasan yang diajukan berdasarkan observasi Hubble sebelumnya, galaksi terbentuk dari banyak gugus bintang. Dan “benih” lubang hitam supermasif kemungkinan berasal dari gugus bintang yang menjadi cikal bakal galaksi. Untuk membentuk galaksi terang, semakin dibutuhkan banyak gugus bintang, yang secara otomatis akan menyediakan banyak benih lubang hitam untuk bergabung menjadi lubang hitam supermasif tunggal di inti galaksi.

Model alternatif lainnya memprediksi galaksi mulai terbentuk di awal sejarah alam semesta hanya dengan lubang hitam sederhana yang kemudian mengakresi gas dari bintang-bintang di dekatnya sepanjang sejarah evolusi galaksi. Jika gas yang dikonsumsi sekitar 1% dari jumlah total kandungan gas galaksi, maka lubang hitam dapat dengan mudah tumbuh menjadi lubang hitam supermasif yang ditemukan saat ini, dan secara alami akan meningkatkan skala kecerahan galaksi modern.

Kandidat ketiga objek lubang hitam ini pertama kali diidentifikasi oleh observasi berbasis darat menggunakan Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) di Mauna Kea, Hawaii. Studi tindak lanjut menggunakan Hubble memungkinkan tim untuk mengintip ke inti galaksi dalam resolusi tajam yang tidak bisa dilakukan teleskop berbasis darat dan mengukur kecepatan bintang yang mengorbit lubang hitam. Peningkatan tajam kecepatan mengindikasikan materi yang terkunci di inti galaksi dan menciptakan medan gravitasi kuat yang mempercepat pergerakan orbit bintang-bintang di dekat lubang hitam.

Tim meyakini teknik pencarian statistik yang mereka terapkan bisa mengungkap keberadaan lubang hitam di atas batas massa tertentu sebagaimana diharapkan. “Namun, hasil studi diperumit oleh fakta data pengamatan dari galaksi yang kualitas dan jaraknya berbeda,” pungkas Richstone.

Ditulis oleh: Staf hubblesite.org

Sumber: Massive Black Holes Dwell in Most Galaxies, According to Hubble Census

#terimakasihgoogle