Rendering seniman ini menunjukkan angin ultra-cepat bertiup dari pusat galaksi Markarian 817. Angin ini, bergerak dengan kecepatan jutaan kilometer per jam, membersihkan gas antarbintang dari wilayah ruang angkasa yang luas. Tanpa gas ini, galaksi tidak dapat membentuk bintang-bintang baru dan lubang hitam di pusat galaksi hanya memiliki sedikit sisa makanan. Kredit: ESA
Pengamatan mengungkapkan bahwa lubang hitam dapat mengubah galaksi dengan mengeluarkan gas, menghambat pembentukan bintang, dan memiliki implikasi signifikan dalam memahami evolusi galaksi.
Lubang hitam seperti balita yang temperamental. Mereka menumpahkan makanan sepanjang waktu, tetapi XMM-Newton dari ESA berhasil menangkapnya lubang hitam dalam tindakan 'membalikkan meja' saat makan beradab.
Tindakan ini mencegah galaksi di sekitar lubang hitam membentuk bintang baru, sehingga memberi kita wawasan tentang bagaimana lubang hitam dan galaksi berevolusi bersama.
Di jantung setiap galaksi besar terdapat lubang hitam supermasif, yang gravitasinya sangat besar menarik gas dari sekitarnya. Saat gas berputar ke dalam, ia berkumpul dalam 'cakram akresi' datar di sekitar lubang hitam, tempat ia memanas dan terbakar. Seiring waktu, gas yang paling dekat dengan lubang hitam melewati titik tidak bisa kembali dan tertelan.
Namun lubang hitam hanya mengonsumsi sebagian kecil gas yang berputar ke arahnya. Saat mengorbit lubang hitam, sejumlah materi terlempar kembali ke luar angkasa, seperti anak balita yang berantakan menumpahkan banyak makanan di piringnya.
Dalam episode yang lebih dramatis, lubang hitam akan membalikkan keadaan: gas di piringan akresi terlempar ke segala arah dengan kecepatan tinggi sehingga membersihkan gas antarbintang di sekitarnya. Hal ini tidak hanya menghilangkan makanan dari lubang hitam, tetapi juga berarti tidak ada bintang baru yang dapat terbentuk di wilayah yang luas, sehingga mengubah struktur galaksi.
Cincin bintang biru cemerlang mengelilingi inti galaksi spiral yang terang dan aktif. Disebut Markarian 817, terletak 430 juta tahun cahaya di konstelasi utara Draco. Jauh dari pusatnya, galaksi menunjukkan wilayah pembentukan bintang yang intens dan pita gelap debu antarbintang di sepanjang lengan spiralnya. Lubang hitam monster di pusat galaksi ini empat puluh juta kali lebih besar dari Matahari. Ia dikelilingi oleh piringan materi besar yang mengelilingi lubang hitam supermasif, yang mengeluarkan materi ke luar angkasa dengan kecepatan jutaan kilometer per jam. Hal ini terlihat dari cahaya putih terang yang bersinar dari pusat galaksi.
Gambar Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA/ESA ini diambil dengan Wide Field Camera 3 pada tanggal 2 Agustus 2009. Kredit: NASA, ESA dan Tim Hubble SM4 ERO
Pengamatan yang Belum Pernah Ada Sebelumnya
Hingga saat ini, 'angin lubang hitam' yang sangat cepat ini hanya terdeteksi berasal dari piringan akresi yang sangat terang, yang berada pada batas jumlah materi yang dapat ditariknya. Kali ini, XMM-Newton mendeteksi angin ultra-cepat di galaksi rata-rata jernih yang bisa dikatakan 'hanya ngemil'.
“Anda mungkin memperkirakan angin sangat kencang jika kipas dinyalakan pada pengaturan tertinggi. “Di galaksi yang kami pelajari, yang disebut Markarian 817, kipas angin dinyalakan dengan pengaturan daya yang lebih rendah, namun masih terdapat angin yang sangat energik yang dihasilkan,” kata peneliti sarjana Miranda Zak (Universitas Michigan), yang memainkan peran kunci dalam hal ini. . riset.
“Sangat jarang mengamati angin ultra-cepat, dan bahkan lebih jarang lagi mendeteksi angin yang memiliki cukup energi untuk mengubah karakter galaksi induknya. “Fakta bahwa Markarian 817 menghasilkan angin ini selama sekitar satu tahun, meskipun tidak dalam keadaan aktif, menunjukkan bahwa lubang hitam mungkin membentuk kembali galaksi induknya lebih dari yang diperkirakan sebelumnya,” tambah rekan penulis Elias Kammoun, seorang astronom di Roma. . Universitas Tre, Italia.
Rendering artistik Teleskop Luar Angkasa XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission). Kredit: D.Ducros; ESA/XMM-Newton, CC BY-SA 3.0 IGO
Sinar-X Terhalang oleh Angin
Pusat galaksi aktif memancarkan cahaya berenergi tinggi, termasuk sinar-X. Markarian 817 menarik perhatian peneliti karena sangat sepi. Amati galaksi menggunakan NASAdi observatorium Swift, Miranda mengenang: “Sinyal sinar-X sangat lemah sehingga saya yakin saya melakukan kesalahan!”
Pengamatan lanjutan menggunakan teleskop sinar-X ESA yang lebih sensitif, XMM-Newton, mengungkapkan apa yang sebenarnya terjadi: angin ultra-cepat yang datang dari piringan akresi bertindak seperti tabir, menghalangi sinar-X yang dikirim dari lingkungan sekitar piringan akresi. lubang hitam (disebut corona). Pengukuran ini didukung oleh pengamatan yang dilakukan dengan teleskop NuSTAR milik NASA.
Analisis terperinci terhadap pengukuran sinar-X menunjukkan bahwa, alih-alih mengeluarkan satu 'kepulan' gas, pusat Markarian 817 malah menghasilkan badai dahsyat di area cakram akresi yang luas. Angin berlangsung selama beberapa ratus hari dan terdiri dari setidaknya tiga komponen berbeda, masing-masing bergerak dengan kecepatan beberapa persen kecepatan cahaya.
Rendering seniman ini menunjukkan angin ultra-cepat bertiup dari pusat galaksi Markarian 817. Angin ini, bergerak dengan kecepatan jutaan kilometer per jam, membersihkan gas antarbintang dari wilayah ruang angkasa yang luas. Tanpa gas ini, galaksi tidak dapat membentuk bintang-bintang baru dan lubang hitam di pusat galaksi hanya memiliki sedikit sisa makanan.
Sisipan menunjukkan apa yang terjadi di jantung galaksi. Lubang hitam supermasif menarik gas dari sekitarnya, membentuk 'cakram akresi' yang panas dan terang benderang (oranye). Penyebab terjadinya angin (putih) adalah medan magnet di dalam piringan yang menghempaskan partikel ke segala arah dengan kecepatan sangat tinggi. Angin ini secara efektif menghalangi sinar-X (biru) yang dipancarkan oleh plasma sangat panas yang mengelilingi lubang hitam, yang disebut corona.
Kredit: ESA
Hal ini memecahkan teka-teki terbuka dalam pemahaman kita tentang bagaimana lubang hitam dan galaksi di sekitarnya saling mempengaruhi. Ada banyak galaksi – termasuk Bima Sakti – yang tampaknya memiliki wilayah luas di sekitar pusatnya dan hanya sedikit bintang baru yang terbentuk. Hal ini dapat dijelaskan dengan angin lubang hitam yang menyapu gas pembentuk bintang, namun hal ini hanya terjadi jika angin cukup kuat, berlangsung cukup lama, dan dihasilkan oleh lubang hitam dengan tingkat aktivitas yang khas.
“Banyak masalah luar biasa dalam studi lubang hitam adalah masalah dalam mencapai deteksi melalui observasi panjang yang membutuhkan waktu berjam-jam untuk menangkap peristiwa penting. Hal ini menyoroti pentingnya misi XMM-Newton untuk masa depan. “Tidak ada misi lain yang dapat mencapai kombinasi sensitivitas tinggi dan kemampuan untuk melakukan pengamatan jangka panjang tanpa gangguan,” kata Norbert Schartel, ilmuwan proyek XMM-Newton ESA.
Referensi: “Umpan Balik yang Sengit di Negara Bagian Seyfert 1.2 Markarian 817 yang Kabur dan Sub-Eddington” oleh Miranda K. Zak, Jon M. Miller, Ehud Behar, WN Brandt, Laura Brenneman, Paul A. Draghis, Elias Kammoun, Michael J Koss , Mark T. Reynolds dan Abdarahmen Zoghbi, 32 Januari 2024, Itu Surat Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad1407
Penelitian ini terutama menggunakan data yang dikumpulkan oleh European Photon Imaging Camera (EPIC) XMM-Newton. Data ini didukung oleh instrumen XMM-Newton lainnya, serta pengukuran yang dilakukan oleh Swift dan NASA NuSTAR misi.
NewsRoom.id
