Para astronom telah menemukan quasar berkedip paling awal yang pernah diketahui, cahayanya telah menempuh perjalanan lebih dari 13 miliar tahun untuk sampai ke kita.
Temuan ini bisa membantu mengungkap bagaimana beberapa lubang hitam terbesar di alam semesta tumbuh begitu dahsyat dan tak terduga di awal sejarah kosmis.
Yang mengejutkan, quasar purba bernama J0439+1634 ini tampaknya punya piringan akresi berbentuk seperti panekuk yang berputar masuk ke mulut raksasanya. Ini menunjukkan kalau quasar ini sudah matang secara misterius untuk usianya.
“Ini bukti langsung bahwa proses dan struktur ‘makan’ yang kita lihat di alam semesta terdekat ternyata sudah ada sejak masa sangat awal, meskipun lingkungan kosmisnya sangat berbeda,” ujar Anna-Christina Eilers, astrofisikawan observasional di MIT.
“Hal yang belum pernah terlihat sebelumnya.”
Quasar adalah inti galaksi aktif yang sangat terang, ditenagai oleh lubang hitam supermasif (SMBH) yang sedang melahap materi.
Sebagai salah satu objek paling terang dan paling energetik di kosmos, quasar bersinar dengan kecemerlangan yang mengalahkan seluruh galaksi berisi triliunan matahari.
Quasar di alam semesta terdekat dikenal suka berkedip, karena materi jatuh ke lubang hitam pusatnya secara tidak merata.
“Kedipan ini berasal dari fluktuasi cara gas dialirkan ke lubang hitam,” jelas astronom MIT Gene Leung.
“Cara quasar berkedip memberi tahu kita tentang struktur piringan akresi lubang hitam, dan jenis ‘gigitan’ yang dimakan lubang hitam itu.”
Tapi mendeteksi kedipan seperti ini di alam semesta awal itu sangat sulit.
Dalam studi baru mereka, tim astronom internasional yang dipimpin MIT mendeskripsikan objek paling awal dari jenis ini.
Para peneliti mengamati quasar ini ‘berkedip’ ke arah kita melintasi rentang ruang-waktu yang luar biasa luas, saat alam semesta baru berusia 850 juta tahun, pada periode pembentukan bintang yang merajalela yang disebut fajar kosmis.
“Meskipun sudah banyak quasar ditemukan di era fajar kosmis, ini pertama kalinya kita benar-benar melihat quasar berkedip,” kata Leung.
Menemukan dan mengkarakterisasi kedipan dari ‘seberang’ kosmos ini merupakan tantangan luar biasa.
Saat alam semesta mengembang, cahaya yang sampai ke teleskop kita diregangkan ke panjang gelombang yang lebih panjang dan lebih merah, melalui proses yang disebut pergeseran merah (redshift).
Efek serupa mungkin kamu alami saat sirene ambulans mendekat: nadanya terdengar lebih tinggi, lalu turun saat suara menjauh darimu.
Dan karena ruang dan waktu tak terpisahkan, peregangan jalinan kosmis juga memengaruhi waktu.
Dari sudut pandang Bumi yang berjarak miliaran tahun cahaya, kedipan yang terjadi selama berminggu-minggu bisa tampak berlangsung selama berbulan-bulan.
Untuk mendeteksi sinyalnya, para astronom menggunakan data multi-panjang gelombang dari observatorium berbasis darat dan luar angkasa, termasuk Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey (NEOWISE) milik NASA, yang menghasilkan time-lapse seluruh langit malam dalam inframerah dari tahun 2010 hingga 2024.
“Kami melihat quasar ini berkedip secara acak selama periode 14 tahun, mirip seperti nyala lilin yang berkedip tanpa pola tetap,” terang Leung.
Dengan melacak fluksnya di berbagai panjang gelombang, termasuk inframerah dan sinar-X, para astronom memperkirakan quasar purba ini punya massa melebihi 600 juta Matahari.
SMBH lokal kita, Sagittarius A* yang berada di jantung Bima Sakti, tergolong enteng dengan massa sekitar 4 juta massa Matahari.
J0439+1634 juga sangat terang benderang, bersinar dengan kecemerlangan setara 12 triliun Matahari.
Melacak fluksnya untuk mengungkap suhu dan kedekatan materi yang jatuh ke lubang hitamnya juga memungkinkan para astronom memetakan piringan akresinya.
Uniknya, mereka menemukan bahwa piringan ini datar dan relatif teratur, padahal SMBH awal diduga punya piringan yang belum matang dan ‘mengembang’ kacau yang belum sempat mapan.
Karenanya, quasar di alam semesta terdekat punya piringan akresi dan korona yang lebih kecil dan rapi karena mereka lebih matang.
“Saya rasa ini menunjukkan bahwa semua fase pertumbuhan yang berantakan dan sangat cepat yang kita harapkan terjadi pada semua lubang hitam di suatu titik, ternyata berlangsung sangat-sangat awal, sebelum kita melihat mereka sebagai quasar cemerlang yang terang benderang ini,” kata Eilers.
Studi ini juga menawarkan metode baru untuk mengukur massa beberapa quasar tertua, dan membatasi ukuran benih lubang hitam yang diperlukan untuk membentuk SMBH dengan massa miliaran Matahari saat alam semesta baru sekitar 10 persen dari usianya saat ini.
Para peneliti sekarang berharap bisa menemukan quasar yang lebih awal lagi untuk mempelajari lebih lanjut tentang pertumbuhan dan pengaruhnya terhadap evolusi galaksi.
Terkait: Ilmuwan Temukan Lubang Hitam Raksasa yang Tumbuh 2,4 Kali Lebih Cepat dari Batas Teoretis
Untungnya, studi ini menjadi dasar kerja (baik di darat maupun luar angkasa) untuk mendeteksi mereka menggunakan fasilitas generasi mendatang, termasuk Observatorium Vera C. Rubin yang baru saja diresmikan di Chile, dan Teleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman, yang dijadwalkan meluncur pada Agustus.
Masa depan riset quasar di era fajar kosmis tampak cemerlang, baik secara harfiah maupun kiasan—meskipun cahaya yang sedang dipelajari sudah memulai perjalanannya lebih dari 13 miliar tahun yang lalu.
Riset ini diterbitkan di Nature Astronomy.
(KoranPost)
Sumber: www.sciencealert.com
https://www.sciencealert.com/earliest-flickering-quasar-ever-seen-could-explain-monster-black-holes
