NASA telah mengungkap penampakan paling tajam di tepi lubang hitam, dan ini bisa memecahkan misteri galaksi berusia puluhan tahun.
Terletak 13 juta tahun cahaya dari Bumi, Galaksi Circinus adalah rumah bagi lubang hitam supermasif yang terus-menerus mengeluarkan radiasi ke luar angkasa.
Awan gas panas yang mengelilingi lubang hitam ini sangat terang sehingga mustahil untuk melihat detail nyata sebelumnya.
Sekarang, NASA telah menggunakan James Webb Space Telescope (JWST) mengungkap kekuatan aneh dan dahsyat di tepi lubang hitam ini.
Lubang hitam supermasif seperti yang ada di Circinus tetap aktif dengan terus-menerus mengonsumsi materi dari galaksi sekitarnya.
Para ilmuwan telah mengamati bahwa proses ini menghasilkan energi inframerah dalam jumlah besar, namun sebagian besar teleskop tidak cukup sensitif untuk melihat dari mana energi tersebut berasal.
Sebelumnya, para ilmuwan mengira sebagian besar radiasi ini berasal dari ‘aliran keluar’ lubang hitam – aliran materi super panas yang keluar dari inti.
Kini, pengamatan baru dari JWST telah mengubah ekspektasi tersebut.
NASA telah mengungkapkan pengamatan terdekat ke tepi lubang hitam yang berjarak 13 juta tahun cahaya dari Bumi, dan hal ini dapat membantu memecahkan misteri galaksi berusia puluhan tahun. Foto: Gambar Teleskop Luar Angkasa James Webb baru yang dilapiskan pada gambar Hubble
Lubang hitam adalah jantung bintang mati yang sangat padat dan gravitasinya sangat kuat sehingga cahaya pun tidak bisa lepas.
Lubang hitam supermasif, seperti yang ada di Galaksi Circinus, menjadi ‘aktif’ dengan mengonsumsi materi dalam jumlah besar dari galaksi di sekitarnya.
Saat materi ini jatuh ke dalam, ia membentuk cincin padat berbentuk donat yang disebut torus yang mengorbit lubang hitam.
Sebuah lubang hitam supermasif mengumpulkan material dari dinding bagian dalam torus untuk membentuk cakram akresi, pusaran materi yang berputar-putar yang mengelilingi lubang hitam seperti air yang mengalir ke saluran pembuangan.
Piringan akresi ini mulai memanas karena gesekan hingga mulai bersinar cukup terang untuk muncul di teleskop kita.
Pada saat yang sama, energi yang kuat tersebut meledakkan sebagian besar materi yang jatuh ke luar kutub lubang hitam. dalam bentuk aliran keluar atau jet lubang hitam.
Meskipun model para astronom membuat prediksi tentang bagaimana bagian-bagian berbeda ini berinteraksi, sangat sulit untuk melihat proses ini terjadi.
Cahaya dari piringan akresi menghalangi detail apa pun, sedangkan torus yang sangat padat menyembunyikan bagian dalam materi yang jatuh dari pandangan.
Galaksi Circinus adalah rumah bagi lubang hitam supermasif aktif yang terus-menerus memancarkan radiasi infra merah ke luar angkasa. Namun, para ilmuwan masih kesulitan menentukan secara pasti dari mana radiasi ini berasal di sekitar lubang hitam
Para ilmuwan akan mencoba menyesuaikan panjang gelombang cahaya berbeda yang mereka amati dengan emisi dari berbagai wilayah lubang hitam, namun tidak semuanya bisa disesuaikan dengan baik.
Yang paling penting, beberapa teleskop dapat mendeteksi kelebihan cahaya inframerah yang berasal dari suatu tempat di dalam lubang hitam, namun tidak memiliki resolusi untuk mengetahui dari mana asalnya.
Penulis utama Dr Enrique Lopez–Rodriguez, dari University of South Carolina, mengatakan: ‘Sejak tahun 90an, belum mungkin menjelaskan kelebihan emisi inframerah yang berasal dari debu panas di inti galaksi aktif, yang berarti model tersebut hanya memperhitungkan torus atau arus keluar, namun tidak dapat menjelaskan kelebihan tersebut.’
Model berasumsi bahwa sebagian besar massa, dan karenanya sebagian besar emisi, akan berada dalam arus keluar.
Namun untuk mengujinya, para astronom memerlukan cara untuk menyaring gangguan cahaya bintang dan membedakan emisi inframerah torus dari emisi inframerah.
Untungnya, JWST menawarkan solusi inovatif untuk kedua masalah ini.
Para ilmuwan menggunakan alat yang disebut Aperture Masking Interferometer, yang pada dasarnya mengubah JWST menjadi beberapa teleskop kecil yang semuanya bekerja sama.
Di Bumi, interferometer biasanya berupa banyak teleskop radio atau optik berbeda yang bekerja sama seolah-olah mereka adalah sebuah observatorium tunggal yang sangat besar.
Dengan menggunakan teknik baru, para ilmuwan dapat menentukan bahwa sebagian besar radiasi berasal dari materi berbentuk donat yang dikenal sebagai taurus, bukan dari pancaran materi yang dikeluarkan seperti yang diyakini oleh penelitian sebelumnya.
JWST dapat meniru trik yang sama dengan menggunakan penutup khusus dengan tujuh lubang heksagonal.
Dr Lopez–Rodriguez mengatakan kepada Daily Mail: ‘Interferometri adalah teknik yang memberi kita resolusi sudut setinggi mungkin.
‘Menggunakan interferometri penutup bukaan dengan JWST seperti mengamati dengan teleskop ruang angkasa berukuran 13 meter, bukan teleskop ruang angkasa berukuran 6,5 meter.’
Dengan mengumpulkan data dengan teknik ini, para ilmuwan mampu membuat gambaran wilayah tengah.
Ini adalah observasi ekstragalaksi pertama yang menggunakan interferometer inframerah di luar angkasa, dan menawarkan gambaran inti galaksi aktif yang belum pernah ada sebelumnya.
Bertentangan dengan perkiraan sebelumnya, sekitar 87 persen emisi inframerah dari debu panas di Circinus berasal dari area yang paling dekat dengan lubang hitam, sedangkan aliran keluarnya menyumbang kurang dari satu persen.
Ini adalah kebalikan total dari apa yang telah diprediksi oleh model terbaik para astronom tentang lubang hitam supermasif.
Namun, meski misteri lubang hitam Circinus telah terpecahkan, masih ada miliaran lubang hitam supermasif lainnya di alam semesta.
Gambar-gambar ini dimungkinkan berkat teknik yang mengubah cermin Teleskop Luar Angkasa James Webb (kesan seniman) menjadi beberapa lensa lebih kecil yang semuanya bekerja sama untuk memberikan resolusi ekstrem di area yang sangat kecil.
Cakram akresi Circinus hanya cukup terang, jadi masuk akal jika torus mendominasi emisinya.
Namun untuk lubang hitam yang lebih terang, hal sebaliknya mungkin masih terjadi, dan diperlukan lebih banyak studi kasus.
Melalui penelitian ini, para astronom menemukan teknik untuk menyelidiki lubang hitam mana pun yang mereka pilih, selama lubang hitam tersebut cukup terang agar Aperture Masking Interferometer dapat berguna.
Dr Lopez–Rodriguez mengatakan: ‘Kami memerlukan sampel statistik lubang hitam, mungkin selusin atau dua lusin, untuk memahami bagaimana massa dalam piringan akresi dan arus keluarnya berhubungan dengan kekuatannya.’
