Sebuah studi baru mengungkap peranan aktivitas lubang hitam (black holes) raksasa yang gravitasinya secara aktif menyerap dan melontarkan materi antariksa terhadap proses evolusi galaksi.
Para astronom mempelajari sembilan galaksi lokal untuk mencari bagaimana gelombang kejut dari lubang hitam supermasif yang menjadi pusat galaksi tersebut membentuk formasi bintang. Riset ini menyasar galaksi-galaksi dengan active galactic nuclei (AGN) di pusatnya.
AGN adalah kawasan di pusat galaksi yang sangat terang dan penuh guncangan turbulensi akibat gravitasi lubang hitam supermasif, yang memiliki massa jutaan atau bahkan miliaran kali lebih berat dari massa Matahari, yang menyerap sejumlah besar gas dan debu di antariksa.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Saat energi mengalir keluar dari wilayah ini dan menghantam awan gas di sekitarnya atau medium antarbintang, ia menghasilkan "guncangan" yang kuat dan bergerak cepat.
Guncangan ini juga dikenal sebagai "umpan balik AGN" yang melontarkan sejumlah besar energi ke lingkungan sekitarnya, mengalihkan gas dan debu yang merupakan bahan baku pembentukan bintang.
Meskipun umpan balik ini sering dikaitkan dengan berakhirnya pembentukan bintang di galaksi, para ilmuwan telah lama menduga bahwa proses ini juga dapat mendorong pembentukan bintang dan terjadi evolusi galaksi.
Penelitian baru yang diterbitkan pada Senin (14/9) di The Astrophysical Journal memetakan bagaimana evolusi galaksi itu terjadi.
Salah satu anggota tim peneliti, Lisa Kewley dari Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian, dalam sebuah pernyataan menyebut penelitian ini membantu memahami siklus umpan balik kompleks yang memainkan peran penting dalam evolusi galaksi.
"Kita melihat bahwa lubang hitam tidak hanya menyerap materi di pusat galaksi, tetapi mereka juga secara aktif membentuk kembali lingkungan sekitarnya," kata Lisa, dikutip dari Space.
Semua galaksi besar diperkirakan memiliki lubang hitam supermasif yang berada di intinya, tetapi tidak semua lubang hitam ini aktif.
Misalnya, Sagittarius A (Sgr A) di tengah galaksi Bima Sakti yang relatif tidak aktif. Kebiasaan makannya setara dengan manusia yang memakan satu butir nasi setiap satu juta tahun.
Lubang hitam supermasif lainnya dikelilingi oleh "accretion disks" atau piringan yang terbentuk dari sejumlah besar gas dan debu seperti awan pipih yang berputar-putar dan ditelan oleh gravitasi lubang hitam.
Pengaruh gravitasi yang sangat besar dari lubang hitam ini menghasilkan gesekan yang luar biasa besar di accretion disks, sehingga gas dan debu yang ditarik bersinar terang sebagai AGN.
Emisi AGN ini diperkuat oleh fakta bahwa lubang hitam supermasif terkenal sebagai pemakan yang berantakan, menyalurkan materi yang tidak mereka telan ke arah kutubnya. Dari sana, materi ini disemburkan kuat menjadi dua pancaran plasma yang dapat membentang hingga ribuan tahun cahaya.
Hal ini membuktikan bahwa lubang hitam supermasif dan AGN memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap lingkungan sekitarnya.
Tim peneliti menggunakan Very Large Telescope (VLT) dan Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) untuk mempelajari AGN, di mana lubang hitam supermasif secara aktif mengakumulasi materi.
"Setelah kami menguraikannya, kami dapat melihat bahwa mereka tidak hanya menyerap sesuatu, tetapi juga mengeluarkan sesuatu," kata Peixin Zhu dari Pusat Astrofisika.
Para peneliti melakukan analisis tiga dimensi untuk mengidentifikasi tiga aspek berbeda dari AGN dan lingkungannya yang meliputi aliran radiasi dari AGN, eksitasi medium antarbintang di sekitarnya oleh gelombang kejut, serta pembentukan bintang.
Mereka menemukan bahwa busur dan cincin pembentukan bintang cenderung muncul pada jarak antara 2.600 dan 20.000 tahun cahaya dari pusat galaksi.
Para peneliti juga mengamati kerucut radiasi yang memanjang dari cakram akresi AGN, dan mengungkap gelombang kejut cepat merambat melalui wilayah pusat dan bergerak tegak lurus terhadap kerucut radiasi.
Perilaku gelombang kejut ini konsisten dengan model interaksi antara pancaran AGN dan medium antarbintang.
Hasil penelitian mengungkapkan bahwa di galaksi dengan pancaran yang kurang kuat, angin lubang hitam juga berkontribusi pada pembentukan gelombang kejut.
Zhu menyebut fenomena paling menarik tentang gelombang kejut adalah bahwa gelombang tersebut selalu bergerak tegak lurus terhadap arah aliran keluar yang disuntikkan oleh lubang hitam.
"Ini sangat umum, dan kita melihatnya muncul secara konsisten di seluruh sembilan galaksi," katanya.
Lebih lanjut, penelitian ini menunjukkan lubang hitam yang aktif menyerap materi terlibat dalam siklus akresi dan aliran keluar yang kompleks yang mendorong interaksi mereka dengan galaksi induknya.
Dengan memisahkan berbagai aspek dari proses ini, para ilmuwan telah memberikan gambaran yang lebih jelas dari sebelumnya tentang siklus ini dan bagaimana pengaruhnya terhadap pembentukan bintang.
(fta/lom)