Seberapa Sering Lubang Hitam Raksasa Menjadi Hiperaktif?

Selasa, 21 Desember 2010 – Korelasi yang mencolok antara massa lubang hitam raksasa dan massa di area pusat galaksi inang mereka menunjukkan bahwa pertumbuhan lubang hitam supermasif dan galaksi inang mereka sangat terkait.


Studi terbaru dari Chandra X-ray Observatory NASA menunjukkan seberapa sering lubang hitam terbesar telah aktif selama beberapa miliar tahun terakhir. Objek ini dapat membantu para ilmuwan lebih memahami bagaimana bintang masif meledak, yang mana meninggalkan lubang hitam atau bintang neutron, dan seberapa banyak lubang hitam yang ada di galaksi kita dan galaksi lainnya.

Penemuan ini menjelaskan bagaimana lubang hitam supermasif berkembang dan berimplikasi pada bagaimana lubang hitam raksasa di pusat Bima Sakti akan berperilaku di masa depannya.

Kebanyakan galaksi, termasuk galaksi kita sendiri, diperkirakan mengandung lubang hitam supermasif di pusatnya, dengan massa mulai dari jutaan hingga milyaran kali massa Matahari. Untuk alasan yang tidak sepenuhnya dipahami, para astronom telah menemukan bahwa lubang hitam menunjukkan berbagai tingkat aktivitas: dari yang aktif ke setengah aktif hingga yang praktis hiper.

Lubang hitam supermasif yang paling bergeliat menghasilkan apa yang disebut “inti galaksi aktif”, atau AGN, dengan menarik sejumlah besar gas. Gas ini menjadi panas karena terhisap dan bercahaya terang dalam sinar-X.

Dua panel grafis ini berisi dua gambar komposit galaksi yang digunakan dalam sebuah penelitian terbaru tentang lubang hitam supermasif. Dalam setiap galaksi, data dari Observatorium sinar-X Chandra NASA adalah warna biru, dan data optik dari survei Sloan Digital Sky ditampilkan dalam warna merah, kuning dan putih. Galaksi di sebelah kiri, Abell 644, berada di pusat gugusan galaksi yang terletak sekitar 1,1 miliar tahun cahaya dari Bumi. Di sebelah kanan adalah galaksi yang terisolasi, atau “bidang”, galaksi bernama SDSS J1021+1312, yang terletak sekitar 900 juta tahun cahaya. Di pusat kedua galaksi adalah lubang hitam supermasif yang berkembang, yang disebut inti galaksi aktif (AGN) oleh para astronom, yang menghisap sejumlah besar gas. (Kredit: X-ray: NASA/CXC/Univ of Washington/D.Haggard et al, Optical: SDSS)

“Kami telah menemukan bahwa hanya sekitar satu persen dari galaksi dengan massa yang mirip dengan Bima Sakti, memiliki lubang hitam supermasif pada fase yang paling aktif,” kata Daryl Haggard dari Universitas Washington di Seattle, WA, dan Universitas Northwestern di Evanston, IL, yang memimpin studi tersebut. “Mencoba mencari tahu seberapa banyak lubang hitam yang aktif pada setiap saatnya adalah penting untuk memahami bagaimana lubang hitam bertumbuh dalam galaksi dan bagaimana pertumbuhan ini dipengaruhi oleh lingkungan mereka.”

Penelitian ini melibatkan survei yang disebut Chandra Multiwavelength Project, atau ChaMP, yang meliputi 30 derajat persegi luar angkasa, area ruang angkasa terbesar dari semua survei yang pernah dilakukan Chandra hingga saat ini. Sinar-X Chandra menggabungkan gambar dengan gambar optikal dari Sloan Digital Sky Survey, sekitar 100.000 galaksi dianalisis. Dari situ, sekitar 1.600 adalah sinar-X terang, menandakan kemungkinan aktivitas AGN.

Hanya galaksi-galaksi yang berjarak kurang dari 1,6 miliar tahun cahaya dari Bumi yang bisa dibandingkan dengan Bima Sakti, meskipun galaksi sejauh 6,3 miliar tahun cahaya juga dipelajari. Terutama yang terisolasi atau galaksi “bidang”, bukan galaksi dalam gugusan atau kelompok.

“Ini adalah penentuan langsung pertama fraksi bidang galaksi-galaksi di alam semesta lokal yang aktif, yang memiliki lubang hitam supermasif,” kata penulis pendamping Paul Green dari Pusat Harvard-Smithsonian untuk Astrofisika di Cambridge, MA. “Kami ingin tahu seberapa sering lubang-lubang hitam raksasa ini menyala, sejak saat mereka mulai melalui lonjakan pertumbuhan utama.”

Tujuan utama astronom adalah untuk memahami bagaimana kegiatan AGN telah mempengaruhi pertumbuhan galaksi. Sebuah korelasi yang mencolok antara massa lubang hitam raksasa dan massa di area pusat galaksi inang mereka menunjukkan bahwa pertumbuhan lubang hitam supermasif dan galaksi inang mereka sangat terkait. Menentukan fraksi AGN di alam semesta lokal sangat penting untuk membantu memodelkan pertumbuhan paralel ini.

Satu hasil dari studi ini adalah bahwa sebagian kecil dari galaksi yang mengandung AGN tergantung pada massa galaksi. Galaksi yang paling besar adalah yang paling mungkin untuk menjadi tuan rumah AGN, sedangkan galaksi yang hanya sekitar sepersepuluh dari besar Bima Sakti memiliki sekitar satu peluang mengandung sebuah AGN sepuluh kali lebih kecil.

Hasil lainnya adalah bahwa penurunan bertahap dalam fraksi AGN terlihat seiring waktu kosmik sejak Big Bang, mengkonfirmasikan pekerjaan yang diselesaikan oleh yang lainnya. Ini berarti, baik pasokan bahan bakar atau mekanismenya memicu lubang hitam berubah seiring waktu.

Penelitian ini juga berimplikasi penting untuk memahami bagaimana lingkungan galaksi mempengaruhi pertumbuhan lubang hitam mereka, karena fraksi AGN untuk galaksi-galaksi bidang tidak bisa dibedakan dari AGN yang terdapat pada galaksi dalam gugusan yang padat.

“Tampaknya lubang hitam jarang yang benar-benar aktif namun tidak berarti anti sosial,” kata Haggard. “Ini telah menjadi kejutan bagi sebagian orang, tapi mungkin memberi petunjuk penting tentang bagaimana lingkungan mempengaruhi pertumbuhan lubang hitam.”

Ada kemungkinan bahwa fraksi AGN telah berkembang seiring waktu kosmik dalam gugusan maupun dalam bidang, namun pada tingkat yang berbeda. Jika fraksi AGN dalam gugusan mulai lebih tinggi daripada galaksi bidang – sebagaimana beberapa hasil telah mengisyaratkannya – tetapi kemudian menurun lebih cepat, pada beberapa titik fraksi gugusan akan sama dengan fraksi bidang. Hal ini dapat menjelaskan apa yang terlihat di alam semesta lokal.

Bima Sakti mengandung lubang hitam supermasif yang dikenal sebagai Sagittarius A* (Sgr A*). Meskipun astronom telah menyaksikan beberapa aktivitas Sgr A * dengan menggunakan Chandra dan teleskoplainnya selama bertahun-tahun, lubang hitam itu telah berada pada tingkat yang sangat rendah. Jika Bima Sakti mengikuti tren yang terlihat dalam survei ChaMP, Sgr A* semestinya lebih terang sekitar satu miliar kali sinar-X untuk sekitar 1% dari sisa hidup Matahari. Aktivitas ini mungkin telah jauh lebih umum di masa lalu.

Seandainya Sgr A* menjadi sebuah AGN, itu tidak akan menjadi ancaman bagi kehidupan di Bumi, tapi akan memberikan pertunjukan yang spektakuler pada sinar-X dan panjang gelombang radio. Bagaimanapun juga, setiap planet yang lebih dekat di pusat Galaxy, atau secara langsung berada dalam garis penyalaan, akan menerima sejumlah besar radiasi yang berpotensi merusak.

Hasil ini diterbitkan dalam Journal Astrophysical edisi 10 November. Rekan penulis lain di atas makalah tersebut adalah Scott Anderson dari Universitas Washington, Anca Constantin dari Universitas James Madison, Tom Aldcroft dan Dong-Woo Kim dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics serta Wayne Barkhouse dari Universitas North Dakota.

Marshall Space Flight Center NASA di Huntsville, Alabama, mengelola program Chandra untuk Direktorat Misi Sains NASA di Washington. Smithsonian Astrophysical Observatory mengendalikan sains dan operasi penerbangan Chandra dari Cambridge, Mass

 

Leave a comment

No comments yet.

Comments RSS TrackBack Identifier URI

Jangan Lupa Komentarnya

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s