Para astronom telah mengamati tepi luar piringan materi yang mengelilingi lubang hitam supermasif untuk pertama kalinya.
Pengamatan ini dapat membantu para ilmuwan mengukur dengan lebih baik struktur yang mengelilingi monster kosmik ini, memahami bagaimana lubang hitam memakan struktur tersebut, dan menyimpulkan bagaimana pengaruh lubang hitam terhadap evolusi galaksi yang menampung fenomena tersebut.
Lubang hitam pengumpan terletak di jantung wilayah dengan kecerahan luar biasa yang disebut inti galaksi aktif (AGN). Tepat di sekitar lubang hitam ini, yang ukurannya bisa jutaan atau bahkan miliaran kali lebih besar dari Matahari, terdapat piringan gas dan debu yang berputar yang secara bertahap dimasukkan ke dalam pusat benda supermasif.
Efek gravitasi yang luar biasa dari lubang hitam supermasif menyebabkan materi di piringan akresi mencapai suhu hingga 18 juta derajat Fahrenheit (10 juta derajat Celcius). Hal ini menyebabkan struktur tersebut memancarkan radiasi di seluruh spektrum elektromagnetik, mulai dari sinar gamma berenergi tinggi dan sinar-X hingga cahaya tampak, inframerah, dan gelombang radio. Emisi dari inti galaksi aktif, yang juga disebut quasar, bisa sangat terang sehingga melebihi cahaya gabungan dari setiap bintang di galaksi sekitarnya.
Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb mengungkapkan bahwa lubang hitam supermasif yang aktif ternyata sangat langka di alam semesta awal
Namun, bahkan dengan keluaran yang kuat ini, karena piringan akresi relatif kecil dan banyak yang terletak di galaksi yang sangat jauh, maka sulit untuk dicitrakan secara langsung. Namun sebagai alternatif, para astronom dapat menggunakan spektrum cahaya penuh dari piringan akresi untuk memahami fisikanya dan bahkan menentukan ukurannya.
Teknik ini diadopsi oleh tim yang dipimpin oleh peneliti dari Institut Nasional Penelitian Luar Angkasa di Brasil. Dinemara Dias dos Santos dan Alberto Rodríguez Ardela mempelajari piringan akresi quasar jauh, III Zw 002, yang terletak di jantung galaksi Messier 106 (M 106). M 106 hidup sekitar 24 juta tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Canes Venatic.
Tim untuk pertama kalinya melihat garis emisi inframerah dekat dalam spektrum cahaya yang berasal dari piringan akresi quasar ini. Garis-garis ini membantu para peneliti menentukan ukuran struktur mirip lempeng yang menjadi sumber lubang hitam supermasif, yang diperkirakan memiliki massa antara 400 dan 500 kali massa Matahari.
“Penemuan ini memberi kita wawasan berharga tentang struktur dan perilaku wilayah broadband di galaksi tertentu, menyoroti fenomena menarik yang terjadi di sekitar lubang hitam supermasif di galaksi aktif,” Rodriguez-Ardela katanya dalam sebuah pernyataan.
Kegembiraan tentang tablet akumulasi
Garis emisi seperti yang dipelajari tim terjadi ketika sebuah atom menyerap energi dan mengadopsi apa yang oleh fisikawan disebut sebagai “keadaan tereksitasi”. Pada akhirnya, atom-atom ini harus kembali ke keadaan energi terendahnya, atau “keadaan dasar”. Penurunan ke keadaan dasar ini menyebabkan pelepasan cahaya, karena setiap unsur mempunyai tingkat energi, panjang gelombang, dan karakteristik energi yang unik dari atom suatu unsur tertentu.
Artinya, emisi spektrum cahaya ini dapat membantu mengidentifikasi unsur-unsur di bintang, atmosfer planet, dan, dalam hal ini, piringan akresi di sekitar lubang hitam.
Garis emisi dari bintang dan sumber lain tampak sebagai tonjolan tipis pada spektrum, namun kondisi kekerasan di sekitar lubang hitam supermasif menyebabkan garis emisi piringan akresi tampak berbeda.
Ketika materi di dekat lubang hitam supermasif berakselerasi hingga mendekati kecepatan cahaya, garis emisi terkait melebar dan mencapai puncak yang lebih dangkal. Wilayah asal emisi ini disebut sebagai wilayah garis besar cakram akresi.
Ketika satu sisi piringan akresi bergerak menuju Bumi, sisi lainnya menjauh. Hal ini menghasilkan panjang gelombang cahaya yang pendek pada sisi yang berputar ke arah kita dan panjang gelombang cahaya yang lebih panjang pada sisi piringan akresi yang menjauh.
Hal ini mirip dengan apa yang terjadi di bumi ini ketika ambulans datang ke arah Anda di jalan kota. Gelombang suara dari sirene bergabung menghasilkan suara dengan panjang gelombang pendek dan suara berfrekuensi tinggi. Saat ambulans menjauh, gelombang suara meluas dan frekuensi sirene berkurang.
Fenomena ini disebut pergeseran Doppler, dan cahaya yang meninggalkan piringan akresi menyebabkan munculnya dua puncak – satu di sisi yang menjauhi Bumi dan yang lainnya di sisi yang bergerak cepat menuju Bumi.
Ketika emisi yang melebar dan berpuncak ganda ini terlihat berasal dari bagian dalam piringan akresi, hal ini tidak memberikan petunjuk apa pun kepada para astronom tentang ukuran piringan akresi. Namun, jika garis-garis ini dapat dilihat dari tepi luar, maka memang demikian.
Tim astronom ini dengan tegas telah mendeteksi dua profil inframerah dekat dengan puncak ganda di wilayah garis lebar III Zw 002, sebuah garis yang berasal dari hidrogen dari wilayah dalam piringan garis lebar dan garis penghasil oksigen di batas luar wilayah ini. .
Garis emisi ditemukan dalam data yang dikumpulkan oleh Gemini Near Independent Spectrograph (GNIRS), yang mampu mengamati seluruh spektrum inframerah dekat secara bersamaan. Hal ini memungkinkan tim untuk menangkap spektrum quasar tunggal, bersih, dan terus dikalibrasi.
“Sebelumnya kami tidak mengetahui bahwa III Zw 002 memiliki penampakan double peak ini, namun saat kami reduksi data, kami melihat double peak tersebut dengan sangat jelas,” kata Rodriguez Ardilla. “Faktanya, kami mengurangi data beberapa kali karena berpikir itu mungkin salah, namun setiap kali kami melihat hasil yang sama menariknya.”
Hal ini membantu membatasi ukuran piringan akresi, karena tim dapat melihat bahwa garis hidrogen berasal dari jarak 16,77 hari cahaya dari pusat lubang hitam supermasif, sedangkan garis oksigen berasal dari radius 18,86 hari cahaya. .
Para astronom juga dapat menentukan ukuran wilayah garis lebar, dan memperkirakan radius terluarnya adalah 52,43 hari cahaya. Selain itu, tim dapat menghitung bahwa wilayah garis lebar piringan akresi miring pada sudut 18 derajat terhadap Bumi.
Tim akan terus mengamati quasar III Zw 002, mengamati perubahan gambarnya dari waktu ke waktu, serta menggunakan cahaya inframerah-dekat untuk mempelajari AGN lainnya.
Penelitian ini dipublikasikan pada bulan Agustus Surat Jurnal Astrofisika.
“Penyelenggara amatir. Penginjil bir Wannabe. Penggemar web umum. Ninja internet bersertifikat. Pembaca yang rajin.”
More Stories
Eropa tidak yakin apakah wahana penjelajah Merkurius yang ambisius akan mampu mencapai planet ini
Peneliti dari MIT telah menemukan bintang tertua di alam semesta
Studi: Manusia purba membuat senjata kayu yang mematikan 300.000 tahun lalu