Usia Transisi Galaksi Dalam Gumpalan

Citra yang disusun dalam pengamatan gumpalan di SSA22. Kredit : X-ray NASA/CXC/Durham Univ./D.Alexander et al.; Optical NASA/ESA/STScI/IoA/S.Chapman et al.; Lyman-alpha Optical NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al.; Infrared NASA/JPL-Caltech/Durham Univ./J.Geach et al.

Apa yang terjadi pada usia transisi galaksi dan lubang hitam akhirnya diketahui. Hal ini tentunya tak lepas dari data baru yang dihasilkan Observatorium Sinar-X Chandra dan teleskop lainnya. Penemuan ini membantu manusia untuk menyingkap asal mula gumpalan gas raksasa yang diamati berada di sekitar galaksi muda.  

Sekitar satu dekade lalu, astronom berhasil menemukan waduk gas hidrogen yang besar yang mereka namakan “blobs” (gumpalan) – saat melakukan survey galaksi-galaksi muda pada jarak yang jauh. Gumpalan ini bersinar sengat terang pada cahaya optik, namun sumber energi yang membuatnya bercahaya beserta asal muasal dan sifatnya masih belum dapat diketahui.

Pengamatan panjang yang dilakukan Chandra berhasil mengidentifikasi sumber energi tersebut untuk pertama kalinya. Data sinar-X menunjukkan sumber kekuatan dari struktur kolosal ini yakni berasal dari lubang hitam supermasif yang sedang bertumbuh dan sebagiannya tersembunyi di balik lapisan tebal debu dan gas. Kembang api dari pembentukan bintang di dalam galaksi juga tampak memegang peranan penting, dan ini disingkap oleh teleskop Spitzer dan teleskop landas bumi.

Selama 10 tahun misteri gumpalan ini terkubur dari pandangan manusia, namun kini Chandra membantu kita untuk bisa melihat rahasia tersembunyi itu. Menurut James Geach dari Universitas Durham di UK, mereka kini bisa memiliki argumen penting tentang aturan apa yang ada di dalam pembentukan galaksi dan lubang hitam.

Galaksi diyakini terbentuk saat gas mengalir ke arah dalam di bawah pengaruh gaya gravitasi dan kemudian mengalami pendinginan oleh  radiasi. Proses akan berhenti saat gas dipanaskan oleh radiasi dan mengalir keluar dari galaksi dan lubang hitam. Blob atau gumpalan merupakan tahap pertama atau tahap kedua dari proses pembentukan itu.

Berdasarkan data baru dan argumen teoretik, Geach dan rekan-rekannya menunjukan pemanasan gas oleh lubang hitam supermasif yang sedang tumbuh dan ledakan dari pembentukan bintang, yang diduga justru memberi kekuatan pada gumpalan tersebut. Implikasinya, gumpalan ini merupakan representasi dari tahapan dimana galaksi dan lubang hitam akan mulai berpindah ke tahap pertumbuhan yang cepat sebagai akibat proses pemanasan. Tahap ini sangat penting dalam evolusi galaksi dan lubang hitam, dan sudah sejak lama para astronom berusaha untuk memahami prosesnya.

Para astronom berhasil melihat tanda dalam usia transisi dari galaksi dan lubang hitam di dalam gumpalan yang mendorong kembali gas dan mencegahnya untuk pertumbuhan lebih lanjut. Galaksi masif akan melalui tahapan ini atau mereka akan membentuk terlalu banyak bintang dan segera berakhir masa hidupnya.

Ilustrasi galaksi dalam gumpalan. kredit : NASA/CXC/M.Weiss

Chandra, Spitzer dan teleskop lainnya melakukan pengamatan pada 29 gumpalan dalam satu area raksasa di langit yang dikenal sebagai SSA22. Gumpalan dengan jarak beberapa ratus ribu tahun cahaya ini terlihat saat alam semesta baru berusia 2 milyar tahun atau 15% dari usia saat ini

Dalam 5 blobs / gumpalan, Chandra mengungkapkan tanda lubang hitam supermasif yang sedang bertumbuh – sebuah sumber titik dengan pancaran sinar-X yang sangat cerlang. Lubang hitam raksasa ini diperkirakan berada pada pusat kebanyakan galaksi yang ada saat ini termasuk di Bima Sakti. Pada 3 blobs lainnya juga ditemukan bukti yang mengarah pada kemungkinan keberadaan lubang hitam. Selain itu, data Spitzer menunjukkan beberapa galaksi juga didominasi oleh jumlah pembentukan bintang yang cukup banyak. Radiasi dan aliran yang sangat kuat dari lubang hitam dan pembakaran pada pembentukan bintang jika dikalkulasi menunjukan adanya energi yang cukup besar untuk menyalakan gas hidrogen di dalam gumpalan tempat mereka berada.

Untuk kasus dimana tanda keberadaan lubang hitam tidak terdeteksi, gumpalannya jauh lebih redup. Penelitian ini tak hanya berhasil menjelaskan dari mana sumber energi gumpalan melainkan juga memberi arahan akan masa depannya. Dalam skenario pemanasan, gas di dalam gumpalan tidak akan mendigin untuk membentuk bintang melainkan akan ditambahkan pada gas panas yang ditemukan di antara galaksi. SSA22 sendiri akan dapat berevolusi menjadi kluster galaksi masif.

Di awal, gumpalan ini akan memberi makan galaksi-galaksi yang ada. Namun yang terlihat sekarang seperti sisa, sehingga untuk bisa mengungkap lebih jauh lagi para astronom harus menjelajah waktu ke belakang untuk menangkap galaksi dan lubang hitam saat mereka membentuk si gumpalan.

Sumber : Chandra, Eureka Alert