Para astronom telah menyaksikan aktivasi lubang hitam yang energik

Sebuah tim astronom yang dipimpin oleh para peneliti dari University of Birmingham, University College London dan King's University Belfast telah menemukan salah satu "saklar" lubang hitam paling dramatis yang pernah diamati. Mereka akan mempresentasikan hasilnya pada Selasa, 4 Juli pukul Pertemuan Astronomi Nasional 2023 di Cardiff.

J221951-484240, dikenal sebagai J221951, adalah salah satu transien paling terang – objek astrofisika yang mengubah kecerahannya dalam waktu singkat – yang pernah tercatat. Itu ditemukan oleh Dr Samantha Oates, seorang astronom di University of Birmingham, dan timnya pada September 2019 saat mencari cahaya elektromagnetik dari gelombang gravitasi. Tim tersebut menggunakan teleskop ultraviolet dan optik di Observatorium Neil Gerrells Swift untuk mencari kilonova, ciri khas bintang neutron yang bergabung dengan bintang neutron lain atau lubang hitam. Biasanya, kilonova terlihat berwarna biru, kemudian memudar dan berubah menjadi merah dalam beberapa hari. Sebaliknya, mereka menemukan sesuatu yang lebih tidak biasa: J221951. Kelihatannya biru, tapi tidak berubah warna atau memudar secepat kilonova.

Beberapa teleskop digunakan untuk mengamati J221951 dan menentukan sifatnya, termasuk teleskop antariksa Swift/UVOT dan Hubble NASA, Teleskop Besar Afrika Selatan, dan instrumen ESO seperti Teleskop Sangat Besar dan instrumen GROND pada teleskop 2,2 meter MPG/ESO di observatorium La Silla.

Spektrum J221951 yang diperoleh Teleskop Luar Angkasa Hubble mengesampingkan koneksi gelombang gravitasi J221951. Dengan mempelajari spektrum cahaya J221951, Dr. Oates dan timnya dapat menentukan bahwa sumbernya berjarak sekitar 10 miliar tahun cahaya, berbeda dengan sinyal gelombang gravitasi, yang terdeteksi kurang dari 0,5 miliar tahun cahaya. Fakta bahwa ia bersinar sangat terang pada jarak yang begitu jauh menjadikan J221951 salah satu transien paling terang yang pernah ditemukan.

Bukti menunjukkan bahwa J221951 terbentuk akibat lubang hitam supermasif yang menyerap material di sekitarnya dengan sangat cepat. Sebuah galaksi merah diamati di J221951 sebelum penemuannya, dan lokasi J221951 konsisten dengan pusat galaksi, tempat lubang hitam masif seharusnya berada. Itu mulai bersinar sangat tiba-tiba - sekitar 10 bulan sebelum pertama kali terdeteksi - yang berarti lubang hitam mulai makan dengan sangat cepat setelah diam beberapa saat. Spektrum ultraviolet menunjukkan fitur penyerapan yang konsisten dengan material yang didorong keluar oleh pelepasan energi yang sangat besar. Ini, dikombinasikan dengan luminositas tinggi, menjadikan ini salah satu "penyalaan" lubang hitam paling dramatis yang pernah diamati.

Tim mengidentifikasi dua kemungkinan mekanisme yang dapat menjelaskan makan ekstrim dari lubang hitam supermasif. Yang pertama adalah bahwa hal itu bisa disebabkan oleh gangguan pasang surut – penghancuran sebuah bintang saat melewati lubang hitam supermasif di pusat galaksinya. Pilihan kedua adalah bahwa hal itu bisa saja disebabkan oleh inti galaksi aktif yang "berubah keadaannya" dari tidak aktif menjadi aktif. J221951 kemudian akan memberi sinyal bahwa lubang hitam yang tidak aktif di pusat galaksi induk telah mulai memakan materi dari piringan akresi.

Dr Matt Nicholl, anggota tim dari King's University Belfast, mengatakan: "Pemahaman kami tentang berbagai hal yang dapat dilakukan lubang hitam supermasif telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, berkat penemuan ledakan bintang dan akresi lubang hitam dengan luminositas yang sangat bervariasi. " Dia menambahkan: “J221951 adalah salah satu contoh paling ekstrim dari lubang hitam yang mengejutkan kita. Pengamatan lebih lanjut dari J221951 untuk menentukan pelepasan energi total memungkinkan kita untuk menentukan apakah ini adalah penyerapan pasang surut bintang oleh lubang hitam yang berotasi cepat atau jenis baru AGN turn-on.”

Dr. N. Paul Quinn, anggota tim lain dari Space Science Laboratory. Mallard di University College London, mengatakan: “Penemuan kuncinya adalah bahwa spektrum ultraviolet yang diperoleh Hubble mengesampingkan asal usul galaksi. Ini menunjukkan betapa pentingnya mempertahankan kemampuan spektograf UV berbasis ruang angkasa di masa depan."

Dr Samantha Oates menambahkan: "Di masa depan, kita mungkin dapat memperoleh petunjuk penting untuk membedakan peristiwa gangguan pasang surut dari skenario inti galaksi aktif. Misalnya, jika J221951 dikaitkan dengan pengaktifan supernova, kita mungkin mengharapkannya untuk berhenti memudar dan tumbuh kembali dalam kecerahan, sedangkan jika J221951 adalah gangguan pasang surut, kita akan mengharapkannya untuk terus memudar. Kami perlu terus mengamati J221951 selama beberapa bulan dan tahun ke depan untuk menangkap perilakunya yang terlambat."

Baca juga:

• Lubang hitam supermasif Sagitarius A* terbangun 200 tahun lalu
• Lubang hitam yang terbuang berpacu melintasi angkasa disertai dengan ekor bayi bintang