Astronom Bingung dengan Penemuan Kuasar yang Kuat dari Alam Semesta Awal

Sebuah lubang hitam supermasif yang baru ditemukan, 13 miliar tahun cahaya dari Bumi, pada akhirnya mungkin memberi kita informasi berharga tentang pembentukan alam semesta. Sementara itu, sebagian besar hanya membingungkan Eduardo Bañados - astronom di Observatorium Carnegie Institution yang menemukannya. Dia menggambarkan karyanya yang membingungkan minggu ini di sebuah makalah di Jakarta Jurnal Astrofisika dan Surat Jurnal Astrofisika.

"Mungkin ada 200 quasar yang berada pada jarak yang sama, tetapi kekhasan objek ini adalah sangat terang dalam gelombang radio," kata Bañados kepada Terbalik. Quasar adalah galaksi dengan lubang hitam supermasif di pusatnya yang secara konstan menyedot dan meludahkan puing-puing bintang dalam bentuk partikel berenergi tinggi. Partikel-partikel itu, bergerak mendekati kecepatan cahaya, sangat panas sehingga biasanya memancarkan banyak cahaya dan gelombang radio, muncul sangat terang dari Bumi. Tapi yang ini tidak normal.

“Sejujurnya, pada awalnya saya tidak percaya bahwa ini berasal dari quasar,” kata Bañados. "Itu terlalu kuat. Saya belum pernah melihat pemancar radio yang begitu kuat ketika alam semesta masih sangat muda. "Menurutnya, itu adalah quasar paling terang dari alam semesta awal oleh faktor sepuluh.

Fakta bahwa gelombang radio yang berasal dari lubang hitam supermasif ini - yang membentuk quasar berlabel PSO J352.4034-15.3373 (P352-15) bersama-sama dengan galaksi yang ditarik ke orbitnya - luar biasa "keras" atau "cerah" berarti bahwa quasar itu sendiri sangat padat dan aktif untuk sesuatu yang ada di awal pembentukan alam semesta.Selama miliar tahun pertama - zaman reionisasi - bintang raksasa 30 hingga 300 kali ukuran matahari kita mulai menerangi kegelapan yang luas dan, dalam prosesnya, menghidupkan kembali banyak gas hidrogen lembam yang mengambang keluar dari dentuman Besar. P352-15 mungkin memiliki tingkat kecerahan yang sebanding dengan bintang-bintang itu, tetapi jauh lebih besar dari 300 kali matahari kita.

"Bagaimana Anda bisa membentuk lubang hitam supermasif yang seperti satu miliar kali massa matahari dalam waktu kurang dari satu miliar tahun?" Bañados terus bertanya pada dirinya sendiri. "Itu sangat sulit."

Setelah menemukan quasar, Bañados berkolaborasi dengan Emmanuel Momjian dari National Astronomy Observatory Radio (NRAO) di Socorro, New Mexico untuk menggunakan Array Garis Panjang yang Sangat Panjang dari National Science Foundation (VLBA) untuk mendapatkan pandangan yang lebih baik tentang apa pun yang terjadi. 15 sebenarnya (atau dulu). Hasil pekerjaan itu diterbitkan minggu ini di Jurnal Astrofisika dan Surat Jurnal Astrofisika.

Dengan beberapa pekerjaan, VLBA menghasilkan visualisasi radio quasar yang jernih, yang memiliki tiga komponen utama dengan beberapa fitur berbeda. Total jarak di ketiga komponen ini adalah sekitar 5.000 tahun cahaya. "Renyah," di sini, adalah relatif; jarak tempuh Anda dapat bervariasi.

Dia dan rekan-rekannya memiliki dua ide tentang apa yang bisa terjadi dengan P352-15. Dalam satu interpretasi, mereka melihat inti terang ke lubang hitam supermasif di pusat, dengan dua bagian lain yang terlihat adalah jet partikel yang dihasilkannya menuju ke arah yang berlawanan satu sama lain. Dalam pandangan lain, inti lubang hitam ada di satu sisi dan dua jet partikel bergerak ke arah yang sama, secara konsentris.

Tim berharap ini adalah kasus terakhir karena itu berarti bahwa mereka berpotensi mengamati jet satu sisi ini saat mengembang selama beberapa tahun. "Quasar ini mungkin objek paling jauh di mana kita bisa mengukur kecepatan jet seperti itu," kata Momjian dalam pernyataan yang disiapkan.

Terlepas dari kenyataan bahwa quasar secara definisi kombinasi dari lubang hitam supermasif dan galaksi yang dikonsumsi - dan bahwa lubang hitam mengeluarkan jet partikel yang besar, cerah, dan memancarkan radio dengan kecepatan cahaya - hanya sekitar 10 persen dari quasar, ini satu termasuk, adalah pemancar radio yang kuat. Setidaknya saat ini, tidak ada seorang pun di lapangan yang tahu mengapa.

“Ini adalah bidang penelitian yang sangat aktif, dan kami masih belum memiliki jawaban yang pasti,” kata Bañados. “Setiap kali kami menemukan sistem dengan quasar, itu adalah teka-teki. Kami tidak tahu cara membentuknya."

Ke depan, kelompok berharap untuk menggunakan quasar baru ini untuk menyelidiki "peran radio-jet untuk pembentukan dan pertumbuhan lubang hitam supermasif" - yang adalah bagaimana Anda akan mengatakan kepada lembaga penulisan hibah fakta yang meresahkan bahwa P352-15 benar-benar keparat dengan bagaimana ahli astrofisika mengira benda-benda langit ini terbentuk.

“Jet ini harus berusia sekitar 10.000 tahun,” kata Bañados, “yang terdengar sangat banyak bagi kami, tetapi untuk membentuk lubang hitam supermasif dalam waktu kurang dari 10.000 tahun merupakan tantangan besar bagi teori lubang hitam supermasif. ”

Jadi, quasar baru ini mungkin memberi tahu kita banyak tentang bagaimana alam semesta muda terbentuk atau apa yang terjadi dalam miliaran tahun pertama setelah big bang, tetapi mungkin juga hanya sekadar mengecewakan apa yang kita pikir kita ketahui.

"Ada banyak hal yang tidak kita ketahui dan kadang-kadang orang melihat para ilmuwan dan seperti, 'Oh, Mereka harus tahu semua jawabannya,'" kata Bañados, "tapi itu sebabnya kami melakukan penelitian."

"Ketika kita melakukan itu, sebagian besar waktu, alih-alih menemukan jawaban, kita menemukan lebih banyak pertanyaan."