Para astronom baru saja menemukan dua lubang hitam supermasif di ambang tabrakan legendaris: ScienceAlert

Para astronom telah mendeteksi tabrakan kosmik yang menunggu untuk terjadi pada sebuah objek raksasa hanya 3 miliar tahun setelah Big Bang.

Galaksi bernama J0749 + 2255 sebenarnya terdiri dari dua galaksi yang digabung menjadi satu, dan tidak memiliki lubang hitam supermasif, melainkan dua. Kebetulan kedua lubang hitam ini berada di jalur tabrakan, dipisahkan oleh jarak yang relatif kecil, hanya 10.000 tahun cahaya.

Ini bukan pertama kalinya kami menyaksikan tabrakan lubang hitam yang dekat, tetapi J0749+2255 adalah permata langka. Terlihat di awal alam semesta, kedua lubang hitam tersebut adalah quasar yang sangat aktif.

Ini adalah penemuan yang dapat membantu para ilmuwan bekerja untuk memecahkan misteri yang sedang berlangsung dan membingungkan tentang bagaimana lubang hitam supermasif tumbuh hingga ukuran raksasa tersebut.

“Kami tidak melihat banyak quasar ganda di awal alam semesta. Itulah mengapa penemuan ini sangat menarik,” katanya. Dia berkata Astronom Yu Qing Chen dari Universitas Illinois di Urbana-Champaign.

Quasar adalah salah satu objek paling terang di alam semesta. Ini berisi inti galaksi aktif – pusat galaksi yang menampung lubang hitam supermasif yang menelan material dalam jumlah besar.

Lubang hitam tidak memancarkan cahayanya sendiri yang saat ini dapat kita deteksi. Sejumlah besar material yang mengorbit lubang hitam dipanaskan oleh gesekan dan gravitasi yang kuat sehingga tidak hanya bersinar, tetapi juga membara melintasi jurang ruang-waktu yang luas dan gelap.

Banyak galaksi di alam semesta awal adalah galaksi quasar, dan beberapa di alam semesta dekat memiliki dua atau bahkan tiga quasar di pusatnya. Ini terjadi ketika galaksi bertabrakan dan bergabung, masing-masing dengan lubang hitam supermasifnya sendiri. Kedua lubang hitam jatuh ke arah satu sama lain, dan akhirnya—menurut kami—bergabung membentuk lubang hitam supermasif.

Tapi sedikit lebih sulit untuk menemukan penggabungan ini di awal alam semesta. Cahaya dari J0749+2255 telah menempuh perjalanan lebih dari 10 miliar tahun untuk mencapai kita; Apa yang kita lihat di galaksi sangat kecil dan redup dibandingkan dengan objek yang jauh lebih dekat dengan kita. Pada jarak itu, jarak antara lubang hitam supermasif yang terikat oleh gravitasi terlalu kecil untuk dilihat oleh instrumen kita saat ini.

Perbedaan samar dalam cahaya dari J0749+2255 yang dideteksi oleh teleskop Gaia menunjukkan bahwa mungkin ada sesuatu yang lebih terjadi dengan galaksi daripada yang terlihat… tetapi ada beberapa kemungkinan penyebab, di antaranya quasar ganda. Tim harus menggali lebih dalam untuk mencari tahu apa yang sebenarnya terjadi.

“Proses konfirmasinya tidak mudah, dan kami membutuhkan serangkaian teleskop yang mencakup spektrum dari sinar-X hingga radio untuk akhirnya mengonfirmasi bahwa sistem ini memang sepasang quasar, bukan dua gambar, katakanlah, lensa gravitasi quasar. .” Dia berkata Astronom Yu Xin dari University of Illinois.

dan J0749+2255 Khusus. Karena kedua lubang hitam tersebut adalah quasar, keduanya cukup bercahaya untuk dapat dibedakan. Dan mereka belum cukup dekat, untuk menjadi biner yang terikat secara gravitasi, yang berarti mereka memiliki pemisahan yang cukup untuk keputusan individu.

Dengan menggunakan pengamatan dari berbagai teleskop berbasis darat dan luar angkasa, Chen dan rekan-rekannya menganalisis cahaya dari J0749+2255. Mereka menetapkan bahwa kedua lubang hitam kemungkinan besar akan berevolusi menjadi biner ketat yang terikat secara gravitasi dalam waktu sekitar 220 juta tahun. Orbit yang membusuk dari biner ini pada akhirnya akan menyebabkan tabrakan dan penggabungan menjadi lubang hitam yang lebih masif.

(Mereka mungkin telah bertabrakan sekarang, tetapi peristiwa ini tidak ada artinya bagi kita saat ini; itulah sebabnya para astronom membuat prediksi seperti itu dalam waktu sekarang.)

Para peneliti juga menemukan bahwa dua lubang hitam adalah persimpangan relativistik, masing-masing tercatat sekitar 1,26 miliar massa matahari dan 1,58 miliar massa matahari. Penemuan ini dapat mulai memberi tahu kita sesuatu tentang laju lubang hitam supermasif di alam semesta awal – yang akan membantu para astronom memahami evolusi lubang hitam modern yang dapat berukuran miliaran massa matahari.

Masih banyak yang harus diungkap, tetapi J0749+2255 merupakan langkah maju yang penting.

“Kami mulai mengungkap bagian gunung es ini untuk kelompok biner awal quasar,” kata astronom Shen Liu dari Universitas Illinois di Urbana-Champaign.

“Itulah keunikan penelitian ini. Ini benar-benar memberi tahu kita bahwa kelompok ini ada, dan sekarang kita memiliki cara untuk mengidentifikasi quasar berpasangan yang dipisahkan oleh volume kurang dari ukuran satu galaksi.”

Riset dipublikasikan di alam.