Pertumbuhan Lubang Hitam Supermasif Ternyata Melampaui Galaksi Induk

Grafik ini diolah dari gambar sinar-X paling tajam yang dibidik oleh instrumen Deep Field-South Chandra. Gambar Chandra (biru) kemudian dikombinasikan dengan gambar optik dan inframerah Hubble (merah, hijau dan biru). Sumber sinar-X diproduksi oleh gas panas yang jatuh ke arah lubang hitam supermasif di pusat galaksi induk, sebagaimana digambarkan dalam ilustrasi.
Kredit: NASA/CXC/Universitas Negeri Pennsylvania/G. Yang dkk/ICE/M. Mezcua dkk/STScI/A. Jubett

Lubang hitam terbesar di alam semesta tumbuh lebih cepat daripada laju pertumbuhan bintang di galaksi induk, menurut dua penelitian terbaru yang menganalisis data dari Observatorium Antariksa Sinar-X Chandra NASA dan jajaran teleskop lainnya.

Selama bertahun-tahun, para astronom telah mengumpulkan data pembentukan bintang di galaksi dan pertumbuhan lubang hitam supermasif (jutaan hingga miliaran massa Matahari) di pusat galaksi. Analisis data menunjukkan bahwa lubang hitam dan bintang tumbuh bersama tanpa persaingan yang berarti di galaksi induk.

Namun, hasil studi dari dua tim peneliti yang tidak saling terkait, menyimpulkan lubang hitam yang menginduk galaksi raksasa tumbuh lebih cepat daripada lubang hitam di galaksi yang lebih kecil.

“Kami merekonstruksi kompetisi yang dimulai miliaran tahun lalu,” kata Guang Yang dari Universitas Negeri Pennsylvania yang memimpin tim salah satu studi. “Kami menggunakan data yang dikumpulkan oleh berbagai teleskop untuk mengetahui bagaimana persaingan skala kosmik ini berlangsung.”

Melalui arsip data Observatorium Sinar-X Chandra NASA, Teleskop Antariksa Hubble NASA dan observatorium-observatorium lain, Yang bersama para kolega mempelajari tingkat pertumbuhan lubang hitam di berbagai galaksi yang terletak pada kisaran jarak 4,3 hingga 12,2 miliar tahun cahaya dari Bumi.

Para ilmuwan menghitung rasio tingkat pertumbuhan lubang hitam supermasif dan tingkat pertumbuhan bintang di galaksi induk. Gagasan yang diterima secara umum, rasio pertumbuhan antara keduanya konstan untuk semua galaksi.

Namun, Yang menemukan tingkat rasio pertumbuhan lubang hitam yang lebih tinggi untuk galaksi-galaksi raksasa. Galaksi yang menampung bintang setara 100 miliar kali lipat massa Matahari, rasionya sekitar sepuluh kali lebih tinggi daripada galaksi yang menampung bintang hanya setara 10 miliar massa Matahari.

“Pertanyaannya adalah mengapa?” kata Niel Brandt, rekan penulis makalah ilmiah yang juga berasal dari Universitas Negeri Pennsylvania. “Galaksi raksasa diperkirakan lebih efektif dalam menyuplai gas dingin yang memberi makan lubang hitam supermasif di pusat galaksi daripada galaksi yang ukurannya lebih kecil.”

Sementara itu, tim ilmuwan lain secara independen juga telah menemukan bukti pertumbuhan lubang hitam supermasif yang melampaui laju pertumbuhan bintang di galaksi induk. Astronom Mar Mezcua dari Institut of Space Sciences di Spanyol dan para kolega, mempelajari lubang hitam di beberapa galaksi paling terang dan paling masif di alam semesta.

Mereka meneliti 72 galaksi yang berada di pusat gugus galaksi, dalam kisaran jarak sekitar 3,5 miliar tahun cahaya dari Bumi. Penelitian ini menggunakan data sinar-X dari Chandra dan data panjang gelombang radio dari Australia Telescope Compact Array, Karl G. Jansky Very Large Array dan Very Long Baseline Array.

Mezcua memperkirakan massa lubang hitam yang bersemayam di gugus galaksi dengan cara menghitung emisi sinar-X dan radio yang bersumber dari lubang hitam. Massa lubang hitam ternyata sekitar sepuluh kali lebih besar daripada massa yang dihitung menggunakan metode lain, yakni melalui asumsi pertumbuhan bersama antara lubang hitam dan galaksi induk.

“Kami menemukan lubang hitam yang jauh lebih besar dari yang kami harapkan,” kata Mezcua. “Mungkin mereka memperoleh kesempatan untuk lebih dulu memulai kompetisi pertumbuhan, atau bisa saja mereka memang lebih unggul dalam hal kecepatan pertumbuhan yang berlangsung selama miliaran tahun.”

Para peneliti menemukan fakta hampir setengah dari lubang hitam yang dijadikan sampel studi, memiliki rentang massa setidaknya 10 miliar kali massa Matahari. Rentang massa ini menempatkan mereka ke dalam kategori massa ekstrem yang oleh beberapa astronom disebut lubang hitam “ultramasif”.

“Kita semua mengetahui lubang hitam adalah benda langit paling ekstrem,” pungkas rekan penulis makalah ilmiah J. Hlavacek-Larrondo, sesama ilmuwan Universitas Negeri Pennsylvania. “Jadi, tak terlalu  mengejutkan mengetahui mereka melanggar aturan yang seharusnya dipatuhi.”

Makalah ilmiah tim Mar Mezcua telah dipublikasikan di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) edisi Februari 2018. Demikian pula dengan makalah ilmiah tim Guang Yang, juga telah dipublikasikan di MNRAS edisi April 2018.

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

Sumber: Supermassive Black Holes Are Outgrowing Their Galaxies

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa