Ahli Ungkap Bagaimana Lubang Hitam Raksasa Berperan Membentuk Galaksi

Aktivitas Lubang Hitam Raksasa Ikut Mengatur Laju Pembentukan Bintang

Kabarberita911.com – Lubang hitam supermasif di jantung galaksi tidak semata-mata berperan sebagai penyerap materi. Ketika objek ekstrem ini aktif mengumpulkan gas dan debu, energinya dapat menyebar ke lingkungan galaksi dan memengaruhi lokasi munculnya bintang-bintang baru.

Gambaran tersebut muncul dari riset terhadap sembilan galaksi di lingkungan lokal. Para astronom menelusuri dampak gelombang kejut yang berasal dari pusat galaksi, khususnya dari kawasan yang memiliki inti galaksi aktif atau active galactic nuclei (AGN). Studi itu terbit di The Astrophysical Journal pada Senin, 14 September.

AGN merupakan wilayah pusat galaksi yang sangat terang, dengan kondisi penuh gejolak. Di sana terdapat lubang hitam supermasif yang massanya dapat mencapai jutaan hingga miliaran kali massa Matahari. Tarikan gravitasinya menarik gas serta debu dalam jumlah besar ke area inti.

Energi dari pusat galaksi

Materi yang tertarik tidak selalu langsung melewati batas lubang hitam. Sebagian membentuk piringan akresi, yaitu struktur pipih yang berputar mengelilingi lubang hitam. Gesekan dan kondisi ekstrem di piringan tersebut membuat gas serta debu memancarkan cahaya kuat, sehingga pusat galaksi tampak sebagai AGN.

Lubang hitam supermasif juga tidak menyimpan seluruh materi yang mendekatinya. Sebagian material dapat dialirkan menuju wilayah kutub dan terlontar sebagai dua pancaran plasma. Semburan ini mampu membentang sampai ribuan tahun cahaya, menandakan bahwa pengaruh AGN jauh melampaui pusat galaksi itu sendiri.

Saat energi dari pusat galaksi bertemu awan gas atau medium antarbintang di sekelilingnya, terbentuk gelombang kejut yang cepat dan kuat. Proses tersebut dikenal sebagai umpan balik AGN. Energi yang dilepaskan dapat menggeser bahan-bahan yang dibutuhkan untuk kelahiran bintang, termasuk gas dan debu.

Selama ini, umpan balik AGN kerap dipandang sebagai mekanisme yang menghentikan pembentukan bintang karena gas dapat tersapu atau dipanaskan. Namun, para ilmuwan juga telah mempertimbangkan kemungkinan lain: tekanan dan gelombang kejut tertentu dapat memadatkan gas pada lokasi tertentu, sehingga justru menciptakan kondisi yang mendukung pembentukan bintang.

“Kita melihat bahwa lubang hitam tidak hanya menyerap materi di pusat galaksi, tetapi mereka juga secara aktif membentuk kembali lingkungan sekitarnya,”

Pernyataan itu disampaikan Lisa Kewley dari Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian, salah satu anggota tim peneliti. Ia menilai temuan tersebut membantu menjelaskan siklus umpan balik yang rumit dan penting bagi perjalanan evolusi galaksi.

Busur bintang di sekitar inti galaksi

Untuk memeriksa hubungan antara AGN, gelombang kejut, dan kelahiran bintang, tim memanfaatkan Very Large Telescope (VLT) serta instrumen Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE). Pengamatan dilakukan pada galaksi yang lubang hitam pusatnya sedang aktif mengakumulasi materi.

“Setelah kami menguraikannya, kami dapat melihat bahwa mereka tidak hanya menyerap sesuatu, tetapi juga mengeluarkan sesuatu,”

Peixin Zhu dari Center for Astrophysics menyampaikan bahwa analisis tersebut memungkinkan peneliti memisahkan sejumlah komponen penting di pusat galaksi. Mereka mengkaji aliran radiasi dari AGN, eksitasi medium antarbintang akibat gelombang kejut, serta wilayah pembentukan bintang dalam pemetaan tiga dimensi.

Hasilnya menunjukkan kemunculan struktur pembentukan bintang berbentuk busur dan cincin. Struktur tersebut cenderung berada pada jarak sekitar 2.600 hingga 20.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Jarak ini memperlihatkan bahwa dampak aktivitas lubang hitam dapat terhubung dengan proses di bagian galaksi yang cukup jauh dari inti.

Peneliti juga menemukan kerucut radiasi yang memanjang dari cakram akresi AGN. Gelombang kejut cepat terlihat menjalar melalui wilayah pusat galaksi dengan arah tegak lurus terhadap kerucut radiasi itu. Pola tersebut sejalan dengan model interaksi antara pancaran dari AGN dan medium antarbintang.

Pada galaksi dengan pancaran yang tidak terlalu kuat, angin dari lubang hitam tetap tampak berperan dalam menghasilkan gelombang kejut. Artinya, dampak terhadap lingkungan galaksi tidak hanya bergantung pada semburan plasma yang paling mencolok, melainkan juga dapat berasal dari aliran keluar materi lainnya.

“Ini sangat umum, dan kita melihatnya muncul secara konsisten di seluruh sembilan galaksi,”

Zhu menyoroti arah gelombang kejut sebagai salah satu bagian paling menarik dari hasil penelitian. Gelombang tersebut terus muncul dengan arah tegak lurus terhadap aliran keluar yang dipicu oleh lubang hitam.

Tidak semua lubang hitam pusat aktif

Hampir semua galaksi besar diperkirakan memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya, tetapi tingkat aktivitasnya tidak sama. Sagittarius A atau Sgr A*, lubang hitam di tengah Bima Sakti, merupakan contoh yang relatif tenang. Laju “makannya” bahkan pernah diibaratkan seperti manusia yang menyantap satu butir nasi dalam satu juta tahun.

Perbedaan aktivitas itu penting untuk memahami mengapa galaksi dapat berkembang dengan cara berbeda. Ketika inti galaksi aktif, energi yang dilepaskan tidak hanya berkaitan dengan materi yang jatuh ke lubang hitam. Energi tersebut dapat mengatur pergerakan gas, membentuk gelombang kejut, dan berhubungan dengan tempat bintang baru tumbuh.

Dengan demikian, lubang hitam raksasa bukan hanya penghuni pasif di pusat galaksi. Aktivitasnya dapat menjadi salah satu unsur yang membentuk ulang lingkungan kosmik di sekelilingnya, sekaligus memengaruhi keseimbangan antara gas yang tersisa, gas yang terdorong keluar, dan pembentukan generasi bintang berikutnya.