Teleskop ALMA Temukan Badai Galaksi Paling Awal, Ungkap Evolusi Galaksi dan Lubang Hitam

KOMPAS.com- Menggunakan teleskop radio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), para peneliti menemukan badai galaksi raksasa paling awal di alam semesta. Temuan ini mengungkap evolusi galaksi dan lubang hitam.

Badai galaksi raksasa ini diyakini terbentuk oleh lubang hitam supermasif yang terjadi pada 13,1 miliar tahun yang lalu.

Dilansir dari Phys, Minggu (20/6/2021), di pusat galaksi, banyak lubang hitam supermasif yang bersembunyi. Ukurannya bisa mencapai jutaan hingga miliaran kali lebih besar dari Matahari.

Menariknya, massa lubang hitam secara kasar sebanding dengan massa wilayah pusat galaksi di alam semesta terdekat.

Biasanya, banyak lubang hitam di sebuah galaksi tidak terlihat atau seakan bersembunyi, sehingga mungkin ukurannya tidak akan tampak jelas.

Kenapa hal ini bisa terjadi?

Alasannya adalah ukuran galaksi dan lubang hitam bisa berbeda dengan 10 kali lipat.

Baca juga: Fenomena Langka Alam Semesta, Astronom Temukan 3 Galaksi Bergabung

Menurut peneliti, temuan badai galaksi raksasa ini adalah contoh catatan sejarah paling awal tentang peristiwa alam semesta ini yang pernah diamati.

Temuan badai galaksi raksasa ini juga merupakan tanda awal bahwa lubang hitam besar memiliki efek mendalam terhadap pertumbuhan galaksi sejak awal sejarah alam semesta.

Berdasarkan hubungan proporsional antara massa dua benda yang sangat berbeda ukurannya, para astronom meyakini bahwa galaksi dan lubang hitam tumbuh dan berevolusi bersama atau koevolusi, melalui semacam interaksi fisik.

Angin galaksi atau badai galaksi dapat memberikan interaksi fisik semacam ini antara lubang hitam dan galaksi.

Evolusi bersama galaksi dan lubang hitam

Sebuah lubang hitam supermasif menelan sejumlah besar materi.

Saat materi itu mulai bergerak dengan kecepatan tinggi karena gravitasi lubang hitam, maka materi tersebut akan memancarkan energi yang kuat dan mendorong materi di sekitarnya keluar, inilah proses bagaimana badai galaksi tersebut terbentuk.

Baca juga: Studi: Galaksi Bima Sakti Bengkok, Apa yang Terjadi?

NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScl/AURA)-ESA/Hubble Collaboration and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAQ/Stony Brook University) Galaksi ini memiliki dua lubang hitam di pusatnya.

"Pertanyaannya adalah, kapan angin galaksi muncul di alam semesta"," kata Takuma Izumi, penulis utama makalah penelitian dan peneliti di National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), Jepang.

Izumi menambahkan bahwa ini adalah pertanyaan penting. Sebab, tekait masalah penting dalam astronomi, yakni tentang bagaimana galaksi dan lubang hitam supermasif berevolusi bersama.

Dalam studi ini, tim peneliti pertama kali menggunakan teleskop Subaru NAOJ untuk mencari lubang hitam.

Berkat kemampuan observasi lapangan yang luas, peneliti menemukan lebih dari 100 galaksi dengan lubang hitam supermasif di alam semesta lebih dari 13 miliar tahun yang lalu.

Selanjutnya, tim peneliti memanfaatkan sensitivitas tinggi ALMA untuk menyelidiki gerakan gas di galaksi induk.

Baca juga: Rahasia Alam Semesta: Bagaimana Lubang Hitam Terbentuk di Galaksi?

Kemudian, tim peneliti memanfaatkan sensitivitas tinggi dari teleskop radio ALMA untuk menyelidiki gerakan gas di galaksi induk lubang hitam.

ALMA mengamati galaksi HSC J124353.93+010038.5, selanjutnya disebut J1243+0100, yang ditemukan oleh Teleskop Subaru, dan menangkap gelombang radio yang dipancarkan oleh debu dan ion karbon di galaksi.

Analisis mendetail dari data ALMA mengungkapkan bahwa ada aliran gas berkecepatan tinggi yang bergerak dengan kecepatan 500 km per detik di J1243+0100.

Aliran gas ini memiliki energi yang cukup untuk mendorong material bintang di galaksi dan menghentikan aktivitas pembentukan bintang.

Baca juga: Dahsyatnya Letusan Lubang Hitam di Galaksi Ini Terkuat di Alam Semesta

SHUTTERSTOCK/Jurik Peter Ilustrasi material luar angkasa dan bintang masuk ke dalam pusara lubang hitam supermasif.

Peneliti mengungkapkan bahwa aliran gas yang ditemukan dalam studi ini benar-benar angin atau badai galaksi, dan ini adalah contoh galaksi tertua yang pernah diamati dengan angin besar berukuran galaksi.

Tim juga mengukur pergerakan gas tenang di J1243+0100, dan memperkirakan massa tonjolan galaksi, berdasarkan keseimbangan gravitasinya, sekitar 30 miliar kali massa matahari.

Massa lubang hitam supermasif galaksi, diperkirakan dengan metode lain, adalah sekitar 1 persen dari itu.

Rasio massa tonjolan lubang hitam supermasif di galaksi ini hampir identik dengan rasio massa lubang hitam galaksi di alam semesta modern.

Baca juga: Gas Aneh Dekati Jantung Galaksi Bima Sakti, Mungkinkah Lubang Hitam?

Ini menyiratkan bahwa koevolusi lubang hitam dan galaksi supermasif telah terjadi sejak kurang dari satu miliar tahun setelah kelahiran alam semesta.

"Pengamatan kami mendukung simulasi komputer presisi tinggi baru-baru ini yang telah meramalkan bahwa hubungan koevolusi sudah ada, bahkan sekitar 13 miliar tahun yang lalu," jelas Izumi.

"Kami berencana untuk mengamati sejumlah besar objek seperti itu di masa depan, dan berharap untuk mengklarifikasi apakah koevolusi primordial yang terlihat pada objek ini adalah gambaran akurat tentang alam semesta umum pada waktu itu," imbuh Izumi.

Studi tentang badai galaksi raksasa dari lubang hitam supermasif ini telah dipublikasikan Izumi dan timnya di jurnal Astrophysical Journal pada 14 Juni 2021.

Baca juga: Apa Itu Selempang Galaksi Bima Sakti? Fenomena yang Bisa Dilihat saat Sahur