Tsunami Quasar Merobek Galaksi

Menggunakan kemampuan unik Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA, tim astronom telah menemukan arus keluar paling energik yang pernah disaksikan di alam semesta. Mereka berasal dari quasar dan merobek ruang antarbintang seperti tsunami, mendatangkan malapetaka pada galaksi di mana quasar tinggal.

Quasar adalah benda langit yang sangat jauh, memancarkan energi yang sangat besar. Quasar mengandung lubang hitam supermasif yang dipicu oleh materi infalling yang dapat bersinar 1.000 kali lebih terang dari galaksi induk mereka yang terdiri dari ratusan miliar bintang.

Saat lubang hitam menelan materi, gas panas mengitarinya dan memancarkan radiasi yang kuat, menciptakan quasar. Angin, didorong oleh tekanan radiasi yang melepuh dari sekitar lubang hitam, mendorong material menjauh dari pusat galaksi. Arus keluar ini mempercepat kecepatan menakjubkan yang beberapa persen dari kecepatan cahaya.

“Tidak ada fenomena lain yang membawa lebih banyak energi mekanik. Selama 10 juta tahun kehidupan, arus keluar ini menghasilkan jutaan kali lebih banyak energi daripada ledakan sinar gamma,” jelas peneliti utama Nahum Arav dari Virginia Tech di Blacksburg, Virginia. “Angin mendorong ratusan massa matahari setiap tahun. Jumlah energi mekanik yang dibawa arus ini mencapai beberapa ratus kali lebih tinggi daripada luminositas seluruh galaksi Bima Sakti.”

Angin quasar membajak salju melintasi cakram galaksi. Materi yang seharusnya membentuk bintang-bintang baru tersapu dengan keras dari galaksi, menyebabkan kelahiran bintang terhenti. Radiasi mendorong gas dan debu ke jarak yang jauh lebih besar dari yang diperkirakan para ilmuwan, menciptakan peristiwa di seluruh galaksi.

Ketika tsunami kosmik ini menghantam material antarbintang, suhu di bagian depan goncangan melonjak hingga miliaran derajat, di mana material sebagian besar bersinar dalam sinar-X, tetapi juga secara luas melintasi spektrum cahaya. Siapa pun yang menyaksikan acara ini akan melihat tampilan langit yang cemerlang. “Anda akan mendapatkan banyak radiasi pertama dalam sinar-X dan sinar gamma, dan setelah itu akan meresap ke cahaya tampak dan inframerah,” kata Arav. “Kau akan mendapatkan pertunjukan cahaya yang besar — ​​seperti pohon Natal di seluruh galaksi.”

Simulasi numerik evolusi galaksi menunjukkan bahwa arus keluar semacam itu dapat menjelaskan beberapa teka-teki kosmologis yang penting, seperti mengapa para astronom mengamati begitu sedikit galaksi besar di alam semesta, dan mengapa ada hubungan antara massa galaksi dan massa lubang hitam pusatnya. Studi ini menunjukkan bahwa arus quasar yang kuat seperti itu harus lazim di alam semesta awal.

“Baik ahli teori dan pengamat telah mengetahui selama beberapa dekade bahwa ada beberapa proses fisik yang mematikan pembentukan bintang di galaksi besar, tetapi sifat dari proses itu telah menjadi misteri. Menempatkan aliran yang diamati ke dalam simulasi kami memecahkan masalah luar biasa ini dalam evolusi galaksi, “jelas kosmolog terkemuka Jeremiah P. Ostriker dari Universitas Columbia di New York dan Universitas Princeton di New Jersey.

Para astronom mempelajari 13 aliran keluar quasar, dan mereka dapat menghitung kecepatan gas yang dipercepat oleh angin quasar dengan melihat “sidik jari” spektral cahaya dari gas bercahaya. Data ultraviolet Hubble menunjukkan bahwa fitur penyerapan cahaya yang dibuat dari bahan di sepanjang jalur cahaya ini bergeser dalam spektrum karena gerakan cepat gas melintasi ruang. Ini disebabkan oleh efek Doppler, di mana gerakan suatu objek memampatkan atau meregangkan panjang gelombang cahaya tergantung pada apakah ia mendekati atau mundur dari kita. Hanya Hubble yang memiliki rentang sensitivitas ultraviolet spesifik yang memungkinkan para astronom mendapatkan pengamatan yang diperlukan yang mengarah pada penemuan ini.

Selain mengukur quasar paling energik yang pernah diobservasi, tim juga menemukan arus keluar yang lebih cepat dari yang lain. Ini meningkat dari hampir 43 juta mil per jam menjadi sekitar 46 juta mil per jam dalam periode tiga tahun. Para ilmuwan yakin akselerasinya akan terus meningkat seiring waktu.

“Pengamatan ultraviolet Hubble memungkinkan kami untuk mengikuti seluruh jajaran keluaran energi dari quasar, dari gas yang lebih dingin ke gas yang sangat terionisasi dalam angin yang lebih masif,” tambah anggota tim Gerard Kriss dari Space Telescope Science Institute di Baltimore, Maryland . “Ini sebelumnya hanya terlihat dengan pengamatan sinar-X yang jauh lebih sulit. Aliran kuat seperti itu dapat menghasilkan wawasan baru ke dalam hubungan antara pertumbuhan lubang hitam supermasif pusat dan pengembangan seluruh galaksi inangnya.”

Tim ini juga mencakup mahasiswa pascasarjana Xinfeng Xu dan peneliti postdoctoral Timothy Miller, keduanya dari Virginia Tech, serta Rachel Plesha dari Space Telescope Science Institute. Temuan ini diterbitkan dalam serangkaian enam makalah pada bulan Maret 2020, sebagai masalah fokus The Astrophysical Journal Supplements.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *