Lubang Hitam Supermasif Melampaui Tingkat Pembentukan Bintang Galaksi Induk

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

Lubang hitam-lubang hitam terbesar di Alam Semesta tumbuh lebih cepat daripada laju rata-rata bintang yang terbentuk di galaksi induk mereka, menurut dua penelitian baru menggunakan data dari Observatorium Sinar-X Chandra dan teleskop-teleskop NASA lainnya.

Selama bertahun-tahun, para astronom telah mengumpulkan data tentang pembentukan bintang di galaksi dan pertumbuhan lubang hitam supermasif (yaitu, objek kosmik dengan massa hingga jutaan atau miliaran kali massa Matahari) di pusat galaksi. Data ini menunjukkan bahwa lubang hitam dengan bintang yang berada di galaksi induk saling bertautan satu sama lain.

Kini, temuan dari dua kelompok peneliti independen menunjukkan bahwa lubang hitam di galaksi yang berukuran masif tumbuh jauh lebih cepat daripada lubang hitam di galaksi yang ukurannya kurang masif.

“Kami mencoba untuk merekonstruksi sebuah ‘pertandingan’ yang dimulai miliaran tahun yang lalu,” kata Guang Yang dari Penn State yang memimpin salah satu dari dua penelitian tersebut. “Kami menggunakan data yang diambil dari teleskop yang berbeda untuk mengetahui bagaimana kompetisi dalam skala kosmik ini terjadi."

Menggunakan sejumlah besar data dari Observatorium Sinar-X Chandra milik NASA, Teleskop Antariksa Hubble dan observatorium-observatorium lainnya, Guang Yang beserta rekan-rekannya mempelajari tingkat pertumbuhan lubang hitam di galaksi-galaksi pada jarak 4,3 hingga 12,2 miliar tahun cahaya jauhnya dari Bumi. Data sinar-X mencakup Deep Field-South & North Chandra dan survei COSMOS-Legacy.

Para ilmuwan menghitung rasio antara tingkat pertumbuhan lubang hitam supermasif dan tingkat pertumbuhan bintang di galaksi induknya. Selama ini gagasan yang diterima umum adalah bahwa rasio pertumbuhan keduanya kira-kira konstan untuk semua galaksi.

Sebaliknya, Guang Yang beserta rekan-rekannya menemukan bahwa rasio pertumbuhan lubang hitam jauh lebih tinggi untuk galaksi yang berukuran lebih masif. Untuk galaksi yang memiliki bintang sekitar 100 miliar massa yang setara dengan Matahari, rasionya sekitar sepuluh kali lebih tinggi daripada galaksi yang hanya memiliki sekitar 10 miliar bintang dengan massa setara Matahari.

"Pertanyaannya adalah mengapa hal ini bisa terjadi?” Kata Niel Brandt, rekan penulis makalah penelitian juga dari Penn State. “Mungkin galaksi-galaksi yang berukuran masif lebih efektif untuk memberi pasokan gas dingin kepada lubang hitam supermasif sentral mereka daripada galaksi yang ukurannya tidak terlalu besar."

Sementara itu, kelompok ilmuwan lain secara independen menemukan bukti bahwa pertumbuhan lubang hitam-lubang hitam paling masif telah melampaui tingkat pertumbuhan bintang di galaksi induk mereka. Mar Mezcua, dari Institut Sains Antariksa di Spanyol, beserta rekan-rekannya mempelajari lubang hitam di beberapa galaksi yang paling terang dan paling masif di Alam Semesta. Mereka mempelajari sebanyak 72 galaksi yang berada di pusat gugus galaksi pada jarak berkisar sekitar 3,5 miliar tahun cahaya jauhnya dari Bumi. Penelitian ini 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.

Mezcua dan rekan-rekannya memperkirakan massa lubang hitam di gugus galaksi ini menggunakan hubungan antara massa lubang hitam dengan sinar-X dan emisi radio yang terkait dengan lubang hitam. Massa lubang hitam ditemukan sekitar sepuluh kali lebih besar daripada massa lubang hitam yang diperkirakan menggunakan metode lain dengan menggunakan asumsi bahwa lubang hitam dan galaksi tumbuh bersamaan.

“Kami menemukan lubang hitam yang jauh lebih besar daripada perkiraan kami,” kata Mezcua. “Mungkin mereka memulai start secara bersamaan dalam pertandingan untuk tumbuh ini, atau mungkin kecepatan pertumbuhan mereka setara selama milyaran tahun kemudian lubang hitam lebih unggul.”

Para periset menemukan bahwa hampir setengah dari lubang hitam dalam sampel mereka memiliki massa yang diperkirakan paling sedikit 10 miliar kali massa Matahari, sehingga menempatkan mereka dalam kategori kelas berat ekstrem yang oleh beberapa astronom disebut lubang hitam “ultramasif”.

“Kita tahu bahwa lubang hitam adalah objek ekstrem,” kata J. Hlavacek-Larrondo, rekan penulis makalah penelitian dari Universitas Montreal, “jadi mungkin tidak mengherankan jika contoh paling ekstrem dari mereka akan melanggar peraturan yang menurut kami harus dipatuhi.”

Penelitian oleh Mezcua dkk. telah diterbitkan pada edisi bulan Februari 2018 pada Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society dan tersedia secara online. Makalah penelitian yang ditulis oleh Guang Yang dkk. telah diterima dan akan muncul dalam edisi bulan April 2018, juga di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.

Pusat Penerbangan Antariksa Marshall NASA Marshall di Huntsville, Alabama, mengelola program Chandra untuk Direktorat Misi Sains NASA di Washington. Observatorium Astrofisika Smithsonian di Cambridge, Massachusetts, mengendalikan operasi penerbangan dan sains Chandra.

Ditulis oleh: Molly Porter, Pusat Penerbangan Antariksa Marshall NASA, Huntsville, Alabama dan Megan Watzke, Pusat Sinar-X Chandra Cambridge, Massachusetts, www.nasa.gov

Editor: Lee Mohon

Sumber: Supermassive Black Holes Are Outgrowing Their Galaxies

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa

Share this post