Lubang hitam supermasif membakar bagian tengah panekuk debu kosmik

Lubang hitam supermasif di pusat banyak galaksi bisa terlihat lebih mirip kue dadar daripada donat, kue dadar yang berasap saat lubang hitam di pusatnya membakar bagian dalamnya.

Beginilah cara Romain Petrov, astronom di Université de la Cte d’Azur, menggambarkan hasil rekan-rekannya di sebuah makalah baru dirilis Rabu di dalam alam. Ini adalah temuan yang menegaskan dan memperluas teori lama tentang inti galaksi aktif, pusat sangat terang dari beberapa galaksi yang dianggap ditenagai oleh lubang hitam supermasif, dan yang dapat berimplikasi pada bagaimana kita memahami keberadaan kita sendiri.

“Ko-evolusi antara lubang hitam dan galaksi tuan rumah – mana yang lebih dulu, lubang hitam atau galaksi? – memiliki dampak yang kuat pada evolusi galaksi, termasuk pembentukan bintang di galaksi ini,” kata Dr. Petrov. “Sebuah mata rantai dalam rantai peristiwa yang mengarah pada keberadaan orang-orang yang dapat mendiskusikan masalah ini.”

dr Petrov dan rekan-rekannya menggunakan Eksperimen SpectroScopic Multi-AperTure Mid-Infrared (MATISSE) dan Teleskop Sangat Besar di Chili untuk melakukan pengamatan baru terhadap galaksi Messier 77, sebuah galaksi spiral berpalang yang berjarak sekitar 47 juta tahun cahaya dari Bumi.

Messier 77 adalah salah satu galaksi yang paling mudah untuk mengamati galaksi dengan inti galaksi aktif dan merupakan dasar untuk apa yang dikenal sebagai Model Terpadu dari Inti Galaksi Aktif, yang menyatakan bahwa perbedaan perilaku yang diamati antara inti yang berbeda adalah fungsi dari sudut pandang kita ketika mengamati mereka dan seberapa besar lubang hitam pusat tertutup oleh kumpulan debu dan gas. Torus ini terbentuk saat materi berputar ke dalam untuk memberi makan lubang hitam pusat, berputar dan mengompresi materi, melepaskan sejumlah besar energi yang membuat inti galaksi aktif “aktif.”

Messier 77 adalah inti galaksi aktif kanonik, yang torusnya mengaburkan pusat lubang hitam dari pandangan langsung, kata Dr. Petrov, “menjadikannya landasan model terpadu inti galaksi aktif yang menjelaskan kelas besar fenomena misterius saat itu dengan mekanisme tunggal.”

Namun pada tahun 2019, tim dengan instrumen GRAVITASI oleh Teleskop Sangat Besar hasil yang dipublikasikan dr itu Petrov mengatakan, mempertanyakan geometri diterima Messier 77 dan dengan demikian model terpadu.

GRAVITY, seperti MATISSE, adalah instrumen inframerah, dan tim GRAVITY menyimpulkan bahwa mereka dapat melihat bagian dalam “donat” yang panas, torus yang dirancang untuk menyembunyikan lubang hitam di pusat Messier 77.

“Jika Anda dapat melihat tepi bagian dalam donat, itu tidak dapat menyembunyikan struktur pusat di tengah ‘donat’ ini,” kata Dr. Petrov. “Kemudian model terpadu tidak benar menggambarkan tujuan yang digunakan untuk mengusulkan model terpadu.”

Tapi GRAVITASI adalah instrumen inframerah-dekat, sensitif terhadap K-band, cahaya inframerah dengan panjang gelombang antara 2 dan 2,4 mikron. MATISSE melihat di pita L, M, dan N, catat Dr. Petrov, panjang gelombang antara 3 dan 14 mikron, yang lebih sensitif terhadap jenis perbedaan suhu yang diamati Messier 77. Pengamatan baru yang dilakukan oleh Dr. Petrov dan rekan-rekannya membantah prediksi kolaborasi GRAVITY tentang apa yang harus dilihat dengan MATISSE, katanya, melestarikan model terpadu inti galaksi aktif.

“Sekali lagi mendukung model terpadu dengan pembaruan: torus debu sebenarnya menyembunyikan struktur pusat di dalamnya [Messier 77], tapi lebih mirip pancake dengan lubang di tengahnya,” kata dr. Petrov. “Dan kami melihat material mengalir di ‘pancake’ ini – mata air panas pusat membakar tepi lubang di pancake dan kami melihat asapnya,” asap, yang sebenarnya adalah debu yang dihembuskan dari tepi bagian dalam torus oleh intensitas lubang radiasi hitam

Model terpadu yang baru diperkuat sekarang dapat diterapkan pada studi inti galaksi aktif lainnya, kata Dr. Petrov, dan akan membantu para astronom mengetahui bagaimana lubang hitam dan galaksi berevolusi bersama, dan ini dapat memberi tahu kita sesuatu tentang pembentukan bintang, pembentukan planet, dan evolusi kehidupan itu sendiri.

Sementara itu dr. Petrov mengajukan lebih banyak pertanyaan tentang Messier 77, seperti: Terbuat dari apakah sebenarnya debu di pusat inti galaksi aktif ini?

“Apa sebenarnya proses angin berdebu, ‘asap’ di atas lubang tengah pancake?” katanya. “Ini dapat dicapai melalui resolusi spektral yang lebih tinggi dengan MATISSE – gambar dalam pita spektral yang jauh lebih sempit – dan kami bekerja untuk meningkatkan MATISSE untuk memungkinkan hal ini.” Saya saat ini di Observatorium Paranal [in Chile] hanya untuk itu.”