 |
| Kredit gambar: Sinar-X: NASA/CXC/SAO/G.Schellenberger dkk; Optik: SDSS |
Satu tim astronom telah mengkonfirmasi sampel
pertama gugus galaksi dengan sejumlah besar bintang yang dilahirkan di inti
gugus. Menggunakan data dari Teleskop Antariksa Hubble dan Observasi Sinar-X Chandra NASA dan Observatorium Radio Karl Jansky Very
Large Array (VLA) National
Science Foundation (NSF), tim telah mengumpulkan rincian baru
tentang bagaimana lubang hitam paling masif di alam semesta memengaruhi
galaksi induknya.
Gugus galaksi adalah struktur terbesar di
alam semesta yang terdiri dari ratusan hingga ribuan galaksi yang terikat oleh
gaya gravitasi dan tertatanam di dalam molekul gas panas dan materi gelap tak kasat
mata. Sementara lubang hitam supermasif terbesar yang pernah ditemukan,
diketahui bersemayam di pusat gugus galaksi.
Selama beberapa dekade, para astronom telah
mencari gugus galaksi yang mengandung banyak wilayah pabrik penghasil bintang
di galaksi pusat gugus. Dan tim telah menemukan lubang hitam raksasa powerful, yang memompa energi melalui
partikel jet berenergi tinggi dan menyebabkan gas terlalu panas untuk memproduksi banyak bintang.
Saat ini, tim telah mengantongi bukti
kuat terkait laju produksi bintang yang begitu tinggi di sebuah
gugus galaksi, yang kemungkinan terkait erat dengan melemahnya aktivitas lubang
hitam di pusat gugus. Partikel-partikel jet lubang hitam tampaknya memicu produksi bintang-bintang baru di gugus galaksi yang dipelajari oleh para
ilmuwan.
“Fenomena semacam ini telah lama dicari oleh
para astronom,” ungkap penanggung jawab studi Michael McDonald dari Massachusetts Institute of Technology
(MIT). “Dalam beberapa kasus, gugus galaksi ini menunjukkan
output energik lubang hitam yang sebenarnya dapat meningkatkan pendinginan gas,
sekaligus mengarah ke konsekuensi dramatis.”
Lubang hitam berada di pusat gugus
galaksi yang disebut Gugus Phoenix, terletak sekitar 5,8 miliar tahun
cahaya dari Bumi di rasi Phoenix. Sebuah galaksi besar diketahui
menampung lubang hitam yang dikelilingi gas panas dengan suhu jutaan derajat.
Massa molekul gas setara dengan triliunan Matahari dan beberapa kali lebih masif daripada massa gabungan seluruh galaksi di dalam gugus.
Gas panas kehilangan energi setelah memancarkan emisi sinar-X dan mendingin untuk memproduksi sejumlah besar bintang.
Meskipun di semua gugus galaksi yang pernah diamati, semburan energi yang
bersumber dari lubang hitam, mencegah sebagian besar gas mendingin sekaligus mencegah kelahiran massal bintang.
“Seperti menyalakan AC di ruang tamu pada
siang hari terik, tetapi kita juga menyalakan api unggun. Ruang tamu tidak akan
mendingin jika api tidak dimatikan,” jelas rekan penulis makalah ilmiah Brian McNamara dari Universitas Waterloo di Kanada. “Demikian pula jika lubang hitam
penyebab gas memanas dipadamkan, maka gas akan mendingin,”
Bukti laju cepat produksi bintang di Gugus
Phoenix sebelumnya telah dilaporkan pada tahun 2012 oleh satu tim ilmuwan yang juga
dipimpin oleh McDonald. Tetapi diperlukan observasi tindak lanjut untuk mempelajari peran lubang hitam terkait produksi bintang di galaksi pusat
gugus, dan perubahannya di masa yang akan datang.
Menggabungkan observasi panjang gelombang
sinar-X (Chandra), optik (Hubble) dan radio (VLA), tim peneliti memperoleh
peningkatan kualitas data hingga 10 kali lipat dibandingkan observasi sebelumnya.
Data Chandra mengungkap proses pendinginan gas panas hampir pada tingkat yang diprediksi, karena terhentinya suplai energi dari lubang hitam. Data Hubble
menunjukkan gas dingin dengan massa sekitar 10 miliar massa Matahari, terletak
di sepanjang filamen yang mengarah ke lubang hitam dan bintang-bintang muda
terbentuk dari gas dingin dengan laju sekitar 500 massa Matahari per tahun.
Sebagai perbandingan, galaksi Bima Sakti
hanya membentuk bintang sekitar satu massa Matahari setiap tahun.
Sedangkan data radio VLA mengungkap
partikel-partikel jet yang meledak dari lubang hitam pusat. Partikel jet meningkatkan jumlah gelembung dalam gas panas yang terdeteksi dalam
data Chandra. Baik partikel jet dan gelembung adalah bukti pertumbuhan cepat
lubang hitam di masa lalu. Di awal pertumbuhannya, lubang hitam mungkin berukuran lebih kecil dan tak terlalu memengaruhi galaksi induk.
“Di masa lalu, ledakan yang dihasilkan oleh lubang
hitam berukuran kecil tidak terlalu memengaruhi lingkungan kosmik di
sekitarnya, sehingga memungkinkan gas panas untuk mendingin,” tambah rekan penulis makalah ilmiah Matthew
Bayliss dari MIT yang sebelumnya juga terlibat penelitian.
“Tapi karena lubang hitam tumbuh semakin besar dan kuat, pengaruhnya
semakin meningkat."
Pendinginan dapat berlanjut ketika gas
dihempaskan dari pusat gugus oleh ledakan lubang hitam. Pada jarak yang lebih
jauh dari pengaruh pemanasan lubang hitam, gas mendingin lebih cepat
dibandingkan bila jatuh kembali ke pusat gugus. Skenario ini menjelaskan
observasi gas dingin yang berada di sekitar batas lengkungan lubang hitam,
berdasarkan perbandingan data Chandra dan Hubble.
Pada akhirnya, ledakan menghasilkan cukup
turbulensi, gelombang suara dan gelombang kejut (mirip ledakan sonik yang
dihasilkan pesawat supersonik) untuk menyediakan sumber panas dan mencegah
pendinginan lebih lanjut. Fenomena ini akan berlanjut sampai ledakan berhenti dan
akumulasi gas dingin dapat dimulai kembali. Siklus kemudian berulang.
“Kami menyimpulkan lubang hitam telah membantu produksi bintang-bintang baru untuk sementara, tetapi ketika
pengaruhnya kembali menguat, ia akan serupa dengan lubang hitam di gugus
galaksi lain yang menghambat banyak kelahiran bintang,” pungkas rekan penulis makalah ilmiah Mark Voit dari Universitas Negeri Michigan.
Keterbatasan sampel menunjukkan fakta lubang hitam supermasif dan gugus galaksi yang menampung, melewati fase laju tinggi pembentukan bintang dengan relatif cepat.
Makalah ilmiah yang yang melaporkan hasil studi
telah dipublikasikan di The Astrophysical
Journal dan tersedia secara online.
Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Lee
Mohon
Komentar
Posting Komentar