

(Kredit: Dima Zel/Shutterstock)
CAMBRIDGE, Inggris Raya — Apa persamaan parasit dan lubang hitam? Menurut para astronom, keduanya suka menguras sumber daya penting mereka. Teleskop Luar Angkasa James Webb baru-baru ini mengamati lubang hitam supermasif yang membuat galaksinya mati kelaparan. Lubang hitam ini melepaskan begitu banyak energi dari galaksi induknya hingga tidak dapat lagi menciptakan bintang-bintang baru, yang pada dasarnya mengubahnya menjadi massa raksasa yang “mati” di alam semesta.
Para astronom yakin sebagian besar galaksi besar memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya. Dalam hal ini, galaksi yang dikenal sebagai GS-10578 atau “Galaksi Pablo” berukuran sebesar Bima Sakti di alam semesta awal, sekitar dua miliar tahun setelah Big Bang. Massa totalnya sekitar 200 miliar kali massa Matahari, dengan sebagian besar bintang terbentuk antara 11,5 dan 12,5 miliar tahun yang lalu. Dengan massa sebesar ini di awal alam semesta, para peneliti terkejut melihat pembentukan bintang telah terhenti, hal ini menunjukkan bahwa sesuatu yang luar biasa sedang terjadi.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Astronomi Alam, para peneliti menemukan bahwa lubang hitam di pusatnya adalah penyebab ketidakmampuan galaksi untuk menghasilkan bintang-bintang baru – suatu keanehan bagi galaksi sebesar ini.
“Berdasarkan pengamatan sebelumnya, kami mengetahui bahwa galaksi ini berada dalam kondisi padam: galaksi ini tidak membentuk banyak bintang mengingat ukurannya, dan kami memperkirakan ada hubungan antara lubang hitam dan akhir pembentukan bintang,” kata Dr. Francesco D' Eugenio, peneliti di Institut Kosmologi Kavli Cambridge dan salah satu penulis utama studi tersebut, dalam rilis media. “Namun, hingga Webb, kami belum dapat mempelajari galaksi ini secara cukup detail untuk mengonfirmasi kaitan tersebut, dan kami belum mengetahui apakah keadaan padam ini bersifat sementara atau permanen.”


Galaksi dengan lubang hitam, seperti Galaksi Pablo, biasanya mengandung angin gas panas yang kencang. Awan gas panas ini berbentuk tipis dengan massa yang kecil. Namun, teleskop James Webb menemukan angin baru yang tidak terdeteksi pada model teleskop sebelumnya – gas dingin dan padat yang tidak melepaskan cahaya. Awan gas gelap ini menghalangi cahaya dari galaksi induknya.
Webb menemukan lubang hitam di Galaksi Pablo mendorong sejumlah besar angin keluar dari galaksi dengan kecepatan sekitar 1.000 kilometer per detik. Kecepatan cepat ini cukup untuk menghindari tarikan gravitasi galaksi. Laju pelepasan massa gas dari galaksi melebihi jumlah yang dibutuhkan galaksi untuk terus menciptakan bintang.
“Kami menemukan pelakunya,” jelas D'Eugenio. “Lubang hitam membunuh galaksi ini dan membuatnya tidak aktif, dengan memutus sumber 'makanan' yang dibutuhkan galaksi untuk membentuk bintang-bintang baru.”
Para astronom telah lama berteori bahwa lubang hitam dapat menguras sumber daya galaksi, namun sebelum adanya Teleskop Luar Angkasa James Webb, sulit untuk mengamati efek ini pada alam semesta awal.
Pengamatan menarik lainnya yang dilakukan tim adalah bagaimana galaksi bertindak tanpa bintangnya. Model sebelumnya menyatakan bahwa kemampuan menciptakan bintang akan merusak bentuk galaksi. Namun, pengamatan dari Galaksi Pablo menunjukkan bahwa hal ini tidak selalu terjadi karena galaksi tersebut tetap berbentuk cakram, dan bintang-bintang yang masih berada di sana terus bergerak secara teratur.
“Kami tahu bahwa lubang hitam memiliki dampak besar pada galaksi, dan mungkin lubang hitam menghentikan pembentukan bintang adalah hal yang umum, namun hingga Webb, kami belum dapat memastikan hal ini secara langsung,” kata Roberto Maiolino, profesor dari Kavli Institute of Cosmology. . “Ini adalah cara lain Webb melakukan lompatan besar dalam hal kemampuan kita mempelajari alam semesta awal dan bagaimana ia berevolusi.”
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan teleskop luar angkasa yang kuat, James Webb Space Telescope (JWST), untuk mengamati galaksi bernama GS-10578, yang terletak sekitar 11,7 miliar tahun dari Bumi. Mereka menggunakan teknik yang disebut “spektroskopi medan integral” menggunakan instrumen yang disebut NIRSpec. Hal ini memungkinkan mereka menangkap gambar dan spektrum detail (penguraian cahaya menjadi warna) galaksi dan sekitarnya.
Dengan menganalisis cahaya, mereka dapat menentukan usia galaksi, massa, laju pembentukan bintang, dan sifat-sifat penting lainnya. Mereka fokus pada panjang gelombang cahaya tertentu yang menunjukkan bagaimana bintang terbentuk dan bagaimana gas bergerak, terutama mendeteksi tanda-tanda gas yang didorong keluar dari galaksi oleh lubang hitam supermasif (SMBH) di pusatnya. Kombinasi metode ini membantu mereka memetakan struktur dan perilaku GS-10578 dengan sangat detail.
Hasil Utama
Studi tersebut menemukan bahwa GS-10578 adalah galaksi besar yang hampir berhenti membentuk bintang baru. Sebagian besar bintangnya terbentuk sejak lama, namun sekarang laju pembentukan bintangnya sangat rendah. Alasan galaksi ini tidak menghasilkan lebih banyak bintang adalah karena lubang hitam supermasif di pusatnya mendorong gas keluar dari galaksi.
Tanpa gas, bintang tidak dapat terbentuk. Galaksi juga berputar dengan cepat, dan strukturnya menunjukkan bahwa dulunya lebih aktif dalam membentuk bintang, namun kini menjadi sunyi. Hal ini menjadikannya contoh bagaimana galaksi besar berhenti menghasilkan bintang seiring berjalannya waktu.
Keterbatasan Studi
Salah satu keterbatasan utama penelitian ini adalah fokusnya pada satu galaksi, GS-10578, sehingga temuan ini mungkin tidak berlaku untuk semua galaksi di alam semesta. Selain itu, para peneliti harus membuat asumsi tertentu tentang geometri dan kecepatan aliran gas, yang dapat mempengaruhi ketepatan hasil mereka.
Ada juga ketidakpastian dalam cara kalibrasi data dari JWST, dan mungkin diperlukan lebih banyak pengamatan untuk mengonfirmasi seluruh temuan. Terakhir, penelitian ini tidak sepenuhnya membahas bagaimana lubang hitam supermasif berinteraksi dengan semua jenis gas di galaksi, sehingga menyisakan beberapa pertanyaan terbuka untuk penelitian di masa depan.
Diskusi & Kesimpulan
Studi ini memberikan bukti jelas bahwa lubang hitam supermasif dapat mengeluarkan gas dari galaksi, sehingga menghentikan pembentukan bintang. Galaksi GS-10578 adalah contoh sempurna dari proses ini, di mana angin kencang yang didorong oleh lubang hitam menghilangkan gas yang dibutuhkan untuk menciptakan bintang-bintang baru.
Para peneliti menunjukkan bahwa meskipun galaksi telah berhenti menghasilkan bintang, strukturnya masih tetap berputar, menunjukkan bahwa proses penghentian pembentukan bintang tidak serta merta menghancurkan bentuk galaksi. Studi ini membantu kita memahami bagaimana galaksi masif berevolusi dan mengapa banyak di antaranya menjadi “diam” (tenang) seiring berjalannya waktu.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini merupakan bagian dari program yang lebih besar yang disebut survei GA-NIFS, yang didukung oleh jaminan waktu observasi (GTO) di JWST. Para penulis juga mengakui Survei Warisan Ekstragalaktik Dalam Inframerah Dekat Majelis Kosmik (CANDELS) dan berbagai program lain yang menyediakan data. Selain itu, tidak ada pengungkapan pribadi yang jelas yang diberikan oleh para peneliti, meskipun mereka menyebutkan bahwa pemrosesan data dilakukan dengan alat publik yang tersedia melalui jalur JWST.