Para astronom melihat jet lubang hitam paling masif yang pernah diamati | berita

Mendaftarlah untuk buletin sains Wonder Theory Berita. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

Berita — Para astronom telah mengamati sepasang jet besar yang dilepaskan dari lubang hitam supermasif yang berjarak 7,5 miliar tahun cahaya dari Bumi.

Megastruktur ini membentang sepanjang 23 juta tahun cahaya, menjadikan jet lubang hitam ini yang terbesar yang pernah dilihat, menurut penelitian baru.

Lubang hitam dipandang sebagai tempat pembuangan sampah di alam semesta, melahap hampir segala sesuatu yang berada di dekatnya.

Namun sebagian kecil material dikeluarkan sebelum sebuah benda jatuh, membentuk jet di kedua sisi lubang hitam, kata Martijn Oei, seorang sarjana postdoctoral di California Institute of Technology dan penulis utama studi baru yang menggambarkan penemuan tersebut.

Temuan ini dipublikasikan pada 18 September di jurnal Nature.

Jet lubang hitam dapat mempercepat radiasi dan partikel mendekati kecepatan cahaya, menyebabkan mereka bersinar pada panjang gelombang yang terlihat oleh teleskop radio.

Cahaya seperti itu menarik perhatian para astronom di balik studi baru ini ketika mereka melakukan survei langit menggunakan teleskop radio LOFAR, atau LOW Frekuensi ARray Eropa, pada tahun 2018.

Jet yang baru dideskripsikan ini memiliki keluaran tenaga yang setara dengan triliunan matahari dan sangat besar sehingga para peneliti menjuluki megastruktur Porphyrion yang diambil dari nama raksasa dalam mitologi Yunani.

Penemuan ini menyebabkan para astronom memikirkan kembali pemahaman mereka tentang seberapa masifnya jet lubang hitam serta bagaimana fitur-fitur raksasa ini dapat mempengaruhi lingkungan sekitar dan struktur alam semesta.

âPasangan ini bukan hanya seukuran tata surya, atau Bima Sakti; kita berbicara tentang total diameter Bima Sakti sebesar 140,â kata Oei.

âBima Sakti akan menjadi titik kecil dalam dua letusan raksasa ini.â LOFAR Eropa, atau teleskop radio LOW Frekuensi ARray, memungkinkan para astronom melihat cahaya dari sepasang jet lubang hitam raksasa.

ASTRON Mencari jaringan kosmik Awalnya, para peneliti mencari sesuatu yang lain menggunakan LOFAR: filamen tipis dari jaringan kosmik.

Jaringan kosmik adalah struktur alam semesta berskala besar, jaringan materi yang meliputi seluruh ruang antar galaksi, kata Oei.

Animasi ini menunjukkan jaringan kosmik, yang menyediakan struktur bagi alam semesta kita.

Kolaborasi IllustrisTNG Namun saat berupaya mengamati jaringan kosmik, tim menemukan jet besar yang berasal dari galaksi.

Secara total, tim menemukan 10.000 pasangan jet lubang hitam baru.

Makalah yang menjelaskan pasangan tersebut telah diterima untuk dipublikasikan di jurnal lain, Astronomy & Astrophysics.

âSaat pertama kali kami menemukan jet raksasa tersebut, kami cukup terkejut,â kata Oei.

âKami tidak menyangka jumlahnya sebanyak ini.â Lubang hitam supermasif terletak di pusat galaksi besar.

Pengamatan tim menyoroti bahwa semakin banyak galaksi yang memiliki pancaran lubang hitam yang menjangkau jauh melampaui batasnya, kata Oei.

Seorang peneliti dari bidang berbeda, rekan penulis studi Aivin Gast, pertama kali menemukan pasangan jet paling masif.

Saat itu, Gast adalah seorang mahasiswa sarjana yang mempelajari arkeologi klasik dan sejarah kuno di Universitas Oxford.

Namun karena pandemi, tugas akademis utamanya terhenti, sehingga ia menawarkan diri untuk membantu Oei melakukan inspeksi visual terhadap gambar radio yang diambil oleh LOFAR.

âSetelah menemukan Porphyrion, kami berdua sangat bersemangat, dan setelah membicarakannya saya merasakan sensasi melihat dan menemukan sesuatu yang istimewa yang belum pernah dihargai oleh siapa pun sebelumnya,â kata Oei melalui email.

Setelah tim mengkonfirmasi galaksi tempat jet tersebut berasal, âAivin memanfaatkan latar belakang klasiknya dan mengusulkan untuk memberi sistem tersebut nama yang indah âPorphyrion,â yang sekarang disandangnya,â Oei menambahkan.

Sebelum observasi LOFAR, sistem jet besar dianggap langka dan diperkirakan berukuran lebih kecil.

Sebelum Porphyrion terlihat, sistem jet lubang hitam terbesar yang dikonfirmasi adalah Alcyoneus.

Sebelum penemuan Porphyrion, sistem jet terbesar yang diketahui adalah Alcyoneus, ditunjukkan dalam gambar yang diambil oleh LOFAR pada tahun 2022.

Kolaborasi LOFAR/WISE/NASA/JPL-Caltech/Martijn Oei Tim yang sama menemukan Alcyoneus, yang juga dinamai raksasa Yunani dalam mitos, pada tahun 2022, dan sistem jet ini setara dengan sekitar 100 galaksi Bima Sakti.

Galaksi Bima Sakti diperkirakan berdiameter 100.000 tahun cahaya.

Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun, yaitu 5,88 triliun mil (9,46 triliun kilometer).

Namun penulis penelitian mengambil pendekatan yang lebih luas dan menganggap bahwa Bima Sakti berukuran 163.078 tahun cahaya untuk memperhitungkan semua bintang dan materi tak kasat mata di dalam galaksi, kata Oei.

Oleh karena itu, mereka memutuskan bahwa Porphyrion setara dengan 140 diameter Bima Sakti.

Sekarang, para penulis mengatakan mereka percaya bahwa jet yang lebih besar dari Porphyrion dapat ditemukan seiring dengan kemajuan teknologi teleskop radio.

Ilustrasi pancaran lubang hitam Porphyrion dibandingkan dengan sisipan yang menunjukkan galaksi Bima Sakti.

Berita/Caltech/NASA Menelusuri asal usul galaksi Untuk mengungkap rincian lebih lanjut tentang asal muasal jet tersebut, tim melakukan observasi lanjutan menggunakan Teleskop Radio Giant Metrewave di India dan Observatorium W.

M.

Keck di Hawaii.

Pengamatan tersebut menunjukkan adanya galaksi jauh yang berukuran sekitar 10 kali lebih besar dari Bima Sakti.

Data yang dikumpulkan oleh Observatorium Keck juga mengungkapkan bahwa struktur tersebut berasal dari lubang hitam aktif dengan mode radiasi, bukan jenis yang diketahui menghasilkan jet lebih besar, yang mengejutkan para peneliti.

Garis tengah pada gambar ini, yang diambil oleh LOFAR, memperlihatkan panjang ekstrim dari jet tersebut.

Kolaborasi LOFAR/Martijn Oei/Caltech Saat lubang hitam supermasif menjadi aktif, gaya gravitasinya memanaskan material di sekitarnya, sehingga melepaskan energi dalam bentuk radiasi atau pancaran.

Lubang hitam mode radiasi lebih banyak ditemukan di alam semesta jauh, sedangkan lubang hitam mode jet lebih banyak ditemukan di alam semesta terdekat, menurut para peneliti.

âStudi kami menunjukkan bahwa lubang hitam aktif mode radiasi mungkin mampu menghasilkan jet raksasa seperti halnya lubang hitam aktif mode jet di alam semesta terdekat,â kata Oei melalui email.

âKami mempelajari bahwa jet raksasa mungkin merupakan fenomena kuno: kini kami mengetahui bahwa jet raksasa telah ada hampir sepanjang masa kehidupan di alam semesta.

Survei LOFAR kami hanya mencakup 15 persen wilayah langit.

Dan sebagian besar jet raksasa ini kemungkinan besar sulit dikenali, jadi kami yakin masih banyak lagi jet raksasa serupa di luar sana.â Materi memanas saat berputar di sekitar lubang hitam dalam animasi ini, dan sebagian di antaranya dikeluarkan dalam jet yang bergerak cepat.

Pusat Penerbangan Goddard NASA/ J.

Schnittman dan B Powell Memahami berapa lama jet lubang hitam raksasa telah ada selama 13,8 miliar tahun di alam semesta dapat membantu para astronom mengetahui bagaimana jet tersebut mempengaruhi lingkungannya.

Dua pertanyaan besar yang dihadapi para astronom adalah bagaimana alam semesta menjadi termagnetisasi dan bagaimana struktur jaringan kosmik berskala besar yang terletak di antara galaksi-galaksi terbentuk.

Jet lubang hitam raksasa bisa membantu menjawab keduanya.

Jika bertahan selama jutaan tahun, jet lubang hitam yang kuat dapat mempengaruhi aliran materi melalui ruang antargalaksi dengan melepaskan partikel bermuatan dan medan magnet melalui ruang angkasa, menurut penulis penelitian.

âSetiap kali jet mencapai ruang antargalaksi, kami pikir jet tersebut mempunyai pengaruh besar terhadap pemanasan (ruang) antar galaksi dan magnetisasinya,â kata Oei.

âSalah satu realisasi tak terduga dari penemuan sistem jet raksasa ini adalah bahwa jet lubang hitam dapat mencapai skala jaringan kosmik.

Mereka sangat besar sehingga pada prinsipnya dapat menjangkau ke mana saja.â Penelitian tim menunjukkan bahwa Porphyrion mampu memanaskan lingkungan di ruang antargalaksi sekitar 1 juta derajat.

âJika pemanasan tersebut terjadi cukup awal dalam waktu kosmik,â kata Oei, âhal ini mungkin memperlambat pembentukan galaksi, yang memerlukan plasma atau gas antargalaksi yang relatif dingin agar dapat runtuh dan terbentuk.â Ilustrasi seorang seniman menunjukkan skala Porphyrion saat pancarannya melintasi ruang antargalaksi.

E.

Wernquist/D.

Nelson/M.

Oei Pencarian baru untuk jawaban kosmik Tim terus menyelidiki bagaimana jet lubang hitam dapat meluas melampaui galaksi induknya tanpa menjadi tidak stabil.

âPekerjaan Martijn telah menunjukkan kepada kita bahwa tidak ada sesuatu yang istimewa tentang lingkungan sumber raksasa ini yang menyebabkan mereka mencapai ukuran sebesar itu,â rekan penulis studi Martin Hardcastle, profesor astrofisika di Universitas dari Hertfordshire di Inggris, kata dalam sebuah pernyataan.

Studi ini mengungkap sebuah penemuan menarik, sebuah âcatatan fosilâ aktivitas lubang hitam supermasif yang dapat menunjukkan bagaimana jet dan lubang hitam berevolusi seiring berjalannya waktu, kata Sasha Tchekhovskoy, seorang profesor di departemen fisika dan astronomi di Northwestern Universitas.

Martijn Oei (foto), penulis utama studi baru ini, dan rekan-rekannya akan melanjutkan pencarian jet lubang hitam masif.

Caltech âUmur panjang jet yang luar biasa juga dapat membantu kita menguji model fisik jet, khususnya stabilitasnya dalam menghadapi kemungkinan besar keberhasilan pengeboran menembus (ruang antargalaksi),â kata Tchekhovskoy, yang tidak terlibat dalam studi baru.

Porphyrion mungkin juga telah menarik lingkungan lokalnya, dan Oei ingin memahami bagaimana jet besar dapat menyebarkan magnetisme melalui jaringan kosmik.

Asal usul magnetisme adalah kuncinya karena medan magnet, seperti yang mengelilingi Bumi, dapat melindungi atmosfer yang menopang kehidupan.

âDaya tarik di planet kita memungkinkan kehidupan untuk berkembang, jadi kami ingin memahami bagaimana hal itu bisa terjadi,â kata Oei.

âKita tahu bahwa magnetisme menyebar ke jaringan kosmik, lalu menyebar ke galaksi dan bintang, dan akhirnya ke planet-planet, namun pertanyaannya adalah: Dari manakah magnetisme bermula?

Apakah jet raksasa ini menyebarkan daya tarik ke seluruh kosmos?â