Gambaran artistik dari interaksi galaksi yang diamati dalam penelitian ini. Interaksi gravitasi selama penggabungan memicu aktivitas starburst dan quasar. (Kredit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T.Izumi et al.)
MITAKA, Jepang — Para astronom telah menangkap sekilas penampakan langka dari dua quasar kuno yang bertabrakan, yang akan membentuk apa yang para ilmuwan sebut sebagai “galaksi monster.” Penggabungan kosmik ini, yang diamati oleh para peneliti yang dipimpin oleh Dr. Takuma Izumi dari Observatorium Astronomi Nasional Jepang, terjadi pada jarak yang sangat jauh, 12,9 miliar tahun cahaya, yang memungkinkan kita untuk melihat kembali ke masa ketika alam semesta baru berusia 900 juta tahun.
Apa sebenarnya galaksi monster itu?
Dalam istilah astronomi, galaksi monster adalah galaksi yang sangat masif dan bercahaya yang terbentuk di alam semesta awal. Raksasa kosmik ini dicirikan oleh ukurannya yang sangat besar, laju pembentukan bintang yang cepat, dan keberadaan lubang hitam supermasif di pusatnya. Galaksi monster dianggap sebagai nenek moyang galaksi terbesar yang kita lihat di alam semesta saat ini, termasuk galaksi elips raksasa yang ditemukan di pusat gugus galaksi.
Pasangan quasar yang baru ditemukan ini merupakan tahap penting dalam pembentukan monster kosmik ini. Quasar, yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif di pusat galaksi, merupakan salah satu objek paling terang di alam semesta. Saat kedua quasar ini dan galaksi induknya bergabung, mereka diharapkan dapat menggabungkan sumber daya mereka – bintang, gas, dan lubang hitam – untuk membentuk satu galaksi tunggal yang luar biasa masif.
Yang membuat penemuan ini sangat menarik adalah penemuan ini memungkinkan para astronom untuk menyaksikan kelahiran galaksi monster di masa pertumbuhannya. Sebagian besar galaksi monster yang diketahui telah diamati dalam keadaan terbentuk sepenuhnya, sehingga para ilmuwan berspekulasi tentang asal-usulnya. Pasangan quasar yang bergabung ini memberikan kesempatan unik untuk mempelajari proses pembentukannya.
Penemuan ini, yang dilakukan oleh tim yang dipimpin oleh Dr. Takuma Izumi dari Observatorium Astronomi Nasional Jepang, menggunakan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) di Chili untuk mendeteksi emisi samar dari gas dan debu dingin yang mengelilingi quasar. Pengamatan mereka mengungkap adanya cadangan gas yang sangat besar – cukup untuk membentuk hampir 100 miliar matahari – yang memicu pembentukan bintang yang intens dan pertumbuhan lubang hitam di pusat. Kelimpahan material ini menjelaskan bagaimana quasar awal ini dapat tumbuh begitu cepat, memecahkan teka-teki lama dalam astronomi.
Studi yang diterbitkan di Jurnal Astrofisikajuga mengungkap tanda-tanda turbulensi dan aliran keluar dalam gas, yang menunjukkan bahwa quasar sudah mulai memengaruhi lingkungan sekitarnya. Proses ini, yang dikenal sebagai umpan balik, sangat penting untuk memahami bagaimana galaksi monster berevolusi. Energi yang dilepaskan oleh quasar dapat memanaskan dan mengeluarkan gas dari galaksi, yang berpotensi mengatur pembentukan bintang dan pertumbuhan lubang hitam itu sendiri.
Menariknya, meskipun memiliki signifikansi kosmik, quasar-quasar ini relatif redup dibandingkan dengan quasar kuno lain yang diketahui. Ini menunjukkan bahwa para peneliti mungkin telah menangkapnya pada tahap awal evolusi mereka sebelum mencapai kecerahan penuh dan memukau. Saat penggabungan berlangsung, quasar-quasar tersebut diharapkan menjadi jauh lebih terang, berpotensi menyaingi objek paling terang yang diketahui di alam semesta awal.
Simulasi komputer memprediksi bahwa seiring berlanjutnya penggabungan, kedua quasar tersebut pada akhirnya akan bergabung untuk membentuk satu quasar superterang di pusat galaksi masif – galaksi monster dalam bentuk akhirnya. Proses ini dianggap sebagai langkah kunci dalam pembentukan galaksi paling masif yang kita lihat di alam semesta saat ini.
Penemuan pasangan quasar yang menyatu ini seperti menemukan foto bayi galaksi-galaksi terbesar di alam semesta. Ini adalah sekilas pandang langka ke masa kanak-kanak kosmik, yang menunjukkan kepada kita bagaimana raksasa-raksasa dunia galaksi memulai kehidupan mereka. Saat kita terus mempelajari sistem ini, kita tidak hanya melihat objek-objek yang jauh; kita mengungkap akar dari struktur kosmik yang kita lihat di sekitar kita saat ini.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan teleskop ALMA untuk mengamati pasangan quasar dalam panjang gelombang submilimeter, yang memungkinkan mereka mendeteksi gas dan debu dingin di sekitar quasar. Mereka berfokus pada garis emisi spesifik dari karbon terionisasi, yang merupakan pelacak yang baik untuk daerah pembentuk bintang. Dengan menganalisis intensitas dan distribusi emisi ini, mereka dapat memetakan gas dalam sistem dan mengukur sifat-sifatnya. Mereka juga mengamati emisi kontinum dari debu, yang memberikan informasi tentang keseluruhan struktur dan laju pembentukan bintang di galaksi.
Hasil Utama
Studi tersebut menemukan bahwa pasangan quasar tersebut dikelilingi oleh sejumlah besar gas, yang diperkirakan sekitar 100 miliar massa matahari. Gas ini membentuk bintang dengan laju sekitar 550 massa matahari per tahun, yang sangat tinggi untuk alam semesta awal. Para peneliti juga mendeteksi tanda-tanda aliran keluar dari quasar, dengan gas bergerak dengan kecepatan hingga 600 kilometer per detik. Quasar itu sendiri relatif redup, dengan setiap lubang hitam diperkirakan sekitar 100 juta massa matahari.
Keterbatasan Studi
Keterbatasan utama dari penelitian ini adalah jarak objek yang sangat jauh, yang membuat pengamatan terperinci menjadi sulit. Meskipun ALMA memberikan sensitivitas yang belum pernah ada sebelumnya, resolusinya masih terbatas, yang berarti beberapa detail interaksi antara quasar mungkin terlewatkan. Selain itu, mengamati sepasang quasar, meskipun informatif, mungkin tidak mewakili semua penggabungan quasar di alam semesta awal.
Diskusi & Kesimpulan
Penemuan ini memberikan bukti kuat mengenai pentingnya penggabungan dalam pertumbuhan lubang hitam supermasif dan pembentukan galaksi masif di alam semesta awal. Hal ini menunjukkan bahwa bahkan sebelum alam semesta berusia satu miliar tahun, struktur dan interaksi yang kompleks telah terjadi. Kehadiran arus keluar yang kuat menunjukkan bahwa umpan balik quasar telah memainkan peran dalam mengatur pertumbuhan galaksi pada waktu awal ini. Luminositas quasar yang relatif rendah ini, dikombinasikan dengan kandungan gasnya yang tinggi, menunjukkan bahwa kita sedang mengamati tahap awal dalam pembentukan quasar yang sangat masif.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh berbagai hibah dari Japan Society for the Promotion of Science dan lembaga lainnya. Observatorium ALMA, yang sangat penting bagi penemuan ini, merupakan kemitraan dari beberapa organisasi internasional, termasuk ESO, NSF, dan NINS. Para peneliti menyatakan tidak ada konflik kepentingan yang terkait dengan penelitian ini.
