Galaxy Bertahan dari Pesta Lubang Hitam

Lubang hitam yang paling lapar diperkirakan melahap begitu banyak materi di sekitarnya sehingga mengakhiri kehidupan galaksi induknya. Proses pesta ini begitu intens sehingga menciptakan objek yang sangat energik yang disebut quasar - salah satu objek paling terang di alam semesta - saat materi yang berputar tersedot ke dalam perut lubang hitam. Sekarang, para peneliti telah menemukan galaksi yang selamat dari kekuatan rakus lubang hitam dengan terus melahirkan bintang baru - sekitar 100 bintang seukuran Matahari setahun.   

Penemuan teleskop NASA di pesawat terbang, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, dapat membantu menjelaskan bagaimana galaksi masif muncul, meskipun alam semesta saat ini didominasi oleh galaksi yang tidak lagi membentuk bintang. Hasilnya dipublikasikan di  Astrophysical Journal . 

Ilustrasi galaksi disebut CQ4479. Lubang hitam yang sangat aktif di pusat galaksi mengonsumsi material dengan sangat cepat sehingga material tersebut bersinar saat berputar ke pusat lubang hitam, membentuk quasar bercahaya. Quasar menciptakan energi kuat yang dianggap menghentikan semua kelahiran bintang dan mendorong pukulan mematikan bagi pertumbuhan galaksi. Tetapi SOFIA menemukan bahwa galaksi CQ4479 bertahan dari kekuatan mengerikan ini, menahan cukup banyak gas dingin, ditampilkan di tepinya dengan warna coklat, untuk melahirkan sekitar 100 bintang seukuran Matahari setahun, ditampilkan dengan warna biru. Penemuan ini menyebabkan para ilmuwan memikirkan kembali teori evolusi galaksi mereka.

Penghargaan: NASA / Daniel Rutter

"Ini menunjukkan kepada kita bahwa pertumbuhan lubang hitam aktif tidak menghentikan kelahiran bintang secara instan, yang bertentangan dengan semua prediksi ilmiah saat ini," kata Allison Kirkpatrick, asisten profesor di University of Kansas di Lawrence Kansas dan rekan penulis studi tersebut. . “Ini menyebabkan kami memikirkan kembali teori kami tentang bagaimana galaksi berevolusi.” 

SOFIA, proyek gabungan NASA dan  German Aerospace Center, DLR , mempelajari galaksi yang sangat jauh, terletak lebih dari 5,25 miliar tahun cahaya yang disebut CQ4479. Intinya adalah jenis quasar khusus yang baru-baru ini ditemukan oleh Kirkpatrick yang disebut "quasar dingin". Dalam quasar jenis ini, lubang hitam aktif masih memakan material dari galaksi induknya, tetapi energi intens quasar belum merusak semua gas dingin, sehingga bintang-bintang dapat terus terbentuk dan galaksi tetap hidup. Ini adalah pertama kalinya para peneliti melihat secara mendetail quasar dingin, secara langsung mengukur pertumbuhan lubang hitam, tingkat kelahiran bintang, dan berapa banyak gas dingin yang tersisa untuk mengisi bahan bakar galaksi. 

“Kami terkejut melihat galaksi aneh lain yang menentang teori saat ini,” kata Kevin Cooke, peneliti postdoctoral di University of Kansas di Lawrence, Kansas, dan penulis utama studi ini. “Jika pertumbuhan tandem ini berlanjut, baik lubang hitam maupun bintang-bintang di sekitarnya akan memiliki massa tiga kali lipat sebelum galaksi mencapai akhir hidupnya.” 

Sebagai salah satu objek paling terang dan terjauh di alam semesta,  quasar, atau "sumber radio quasi-stellar", terkenal sulit diamati karena sering kali lebih cemerlang dari segala sesuatu di sekitarnya. Mereka terbentuk ketika lubang hitam yang sangat aktif mengkonsumsi sejumlah besar material dari galaksi sekitarnya, menciptakan gaya gravitasi yang kuat. Karena semakin banyak material yang berputar lebih cepat dan lebih cepat menuju pusat lubang hitam, material tersebut memanas dan bersinar terang. Quasar menghasilkan begitu banyak energi sehingga sering mengalahkan segala sesuatu di sekitarnya, upaya membutakan untuk mengamati galaksi induknya. Teori saat ini memperkirakan bahwa energi ini memanaskan atau mengeluarkan gas dingin yang dibutuhkan untuk menciptakan bintang, menghentikan kelahiran bintang dan memberikan pukulan mematikan bagi pertumbuhan galaksi.  

Alih-alih mengamati langsung bintang-bintang yang baru lahir, SOFIA menggunakan teleskop setinggi 9 kaki untuk mendeteksi cahaya inframerah yang memancar dari debu yang dipanaskan oleh proses pembentukan bintang. Dengan menggunakan data yang dikumpulkan oleh Resolusi Tinggi SOFIA  Airborne Wideband Camera-Plus, atau instrumen HAWC + , para ilmuwan dapat memperkirakan jumlah pembentukan bintang selama 100 juta tahun terakhir. 

“SOFIA memungkinkan kita melihat ke dalam jendela waktu singkat ini di mana dua proses dapat hidup berdampingan,” kata Cooke. "Ini satu-satunya teleskop yang mampu mempelajari kelahiran bintang di galaksi ini tanpa kewalahan oleh quasar yang sangat bercahaya." 

Jendela pendek dari lubang hitam bersama dan pertumbuhan bintang merupakan fase awal kematian sebuah galaksi, di mana galaksi tersebut belum menyerah pada efek yang menghancurkan dari quasar. Penelitian lanjutan dengan SOFIA diperlukan untuk mempelajari apakah banyak galaksi lain melalui tahap yang sama dengan lubang hitam bersama dan pertumbuhan bintang sebelum akhirnya mencapai akhir kehidupan. Pengamatan masa depan dengan  James Webb Space Telescope , yang dijadwalkan diluncurkan pada 2021, dapat mengungkap bagaimana quasar memengaruhi keseluruhan bentuk galaksi induknya. 

SOFIA adalah proyek gabungan NASA dan German Aerospace Center. Pusat Penelitian Ames NASA di Lembah Silikon California mengelola program SOFIA, sains, dan operasi misi bekerja sama dengan Asosiasi Penelitian Luar Angkasa Universitas, yang berkantor pusat di Columbia, Maryland, dan Institut SOFIA Jerman di Universitas Stuttgart. Pesawat ini dirawat dan dioperasikan oleh Armstrong Flight Research Center Building 703 NASA, di Palmdale, California. Instrumen HAWC + dikembangkan dan dikirim ke NASA oleh tim multi-institusi yang dipimpin oleh Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA. 

Sumber: nasa.gov