Data optik dari Hubble Space Telescope dan Sloan Digital Sky Survey ditunjukkan dengan pengamatan sinar-X yang dikumpulkan oleh Chandra Space Telescope, masing-masing menunjukkan SDSS J084905.51 + 111447.2, yang menurut para ilmuwan adalah penggabungan tiga lubang hitam.
(Gambar: © X-ray: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optik: SDSS & NASA / STScI)
Ambil tiga objek paling masif di alam semesta, taburkan mereka dan galaksi di sekitarnya, dan kembang api itu pasti akan mencengangkan - dan mungkin, suatu hari nanti, para ilmuwan akan melihat tabrakan.
Hari itu belum tiba. Tetapi sekarang, para astronom telah mendekati, menemukan apa yang mungkin menjadi jalan menuju penggabungan besar-besaran seperti ini: Tiga galaksi, masing-masing kemungkinan menyembunyikan supermasif lubang hitam di hati mereka, semua berada di jalur tabrakan yang dapat membantu para ilmuwan memahami mengapa alam semesta terlihat seperti itu.
"Karena sistem ini sangat langka, kita sebenarnya tidak tahu banyak tentang mereka sebagai populasi, itulah sebabnya penting untuk menemukan lebih banyak dari mereka," Ryan Pfeifle, penulis utama penelitian baru yang menggambarkan temuan dan seorang mahasiswa doktoral di astronomi di Universitas George Mason, kepada Space.com. "Jika kita dapat menemukan lebih banyak, kita dapat mempelajarinya sebagai populasi dan berkata, 'OK, secara umum seperti inilah sistem ini cenderung berperilaku.'"
Penggabungan lubang hitam mungkin terdengar seperti berita lama, tetapi peristiwa ini tidak seperti tumbukan yang telah "didengar" para ilmuwan melalui gelombang gravitasi hanya dalam beberapa tahun terakhir. Sinyal-sinyal ini diproduksi oleh tabrakan lubang hitam yang masing-masing mungkin paling banyak dua lusin kali massa matahari kita, seperti dua tetesan yang dengan mudah bergabung di jaket hujan.
Masing-masing lubang hitam supermasif terlibat dalam penelitian baru berisi massa ratusan juta matahari dan dikelilingi oleh seluruh galaksi bintang dan planet serta bulan. Tabrakan mereka akan seperti dua sungai mengamuk menerobos bendungan dan membentuk kembali lanskap dengan banjir. Peristiwa semacam itu akan menciptakan gelombang gravitasi, tetapi sangat panjang sehingga detektor modern tidak bisa merasakannya.
Tetapi interaksi seperti inilah yang diyakini para astronom sangat penting untuk membuat alam semesta menjadi seperti sekarang ini, bertabur misterius lubang hitam supermasif. "Tidak ada yang benar-benar tahu bagaimana mereka bisa menjadi sangat besar di awal sejarah alam semesta," Shobita Satyapal, penasihat dan penulis Pfeifle dan seorang ahli astrofisika di Universitas George Mason, mengatakan kepada Space.com. "Salah satu mekanisme yang paling menarik di mana mereka dapat tumbuh dengan cepat adalah melalui merger galaksi ini."
Jadi, para peneliti ingin mencoba menemukan merger seperti itu sebelum terjadi. Analis data sukarelawan telah menandai kumpulan target berdasarkan pengukuran cahaya inframerah sebagai lokasi potensial di mana dua galaksi dewasa bertabrakan.
"Kami memutuskan untuk mencari makan lubang hitam menggunakan teknik yang belum pernah digunakan sebelumnya, teknik yang sensitif terhadap penyembunyian," kata Satyapal. "Ini semacam pendekatan baru untuk mencari makan lubang hitam ini menggunakan alat yang belum secara tradisional digunakan dalam interaksi tahap akhir ini."
Tim di balik penelitian baru ini mengumpulkan observasi tambahan dari tempat-tempat ini menggunakan Observatorium Sinar-X NASA. Para ilmuwan berharap bahwa data tambahan akan mengungkapkan lubang hitam supermasif berpesta materi dan memuntahkan sinar-X di jantung masing-masing galaksi dalam pasangan penggabungan ini. Memasuki sinar-X adalah penting, karena benda-benda ini terbungkus awan debu dan gas yang menghalangi jenis cahaya lainnya.
Tetapi satu pasangan, ternyata, tidak ada hal seperti itu - maka penelitian baru. Sistem yang ditargetkan secara resmi dikenal sebagai SDSS J084905.51 + 111447.2, tapi mari kita tidak menyebutnya begitu. Versi singkat dari namanya adalah SDSS J0849 + 1114; jangan menyebutnya seperti itu juga. Bisakah kita menamakannya Triple? Terima kasih banyak.
Bagaimanapun, Pfeifle bergabung dengan proyek untuk menganalisis Pengamatan Chandra Triple dan merger potensial lainnya. Pertama kali dia melihat melalui data Triple, itu tampak sama menjanjikannya dengan duo potensial lainnya. Hanya ketika dia meninjau kembali data itu dia menyadari ada sesuatu yang berbeda.
"Ketika saya baru saja melihat gambar sinar-X, saya tidak benar-benar menyadari bahwa mereka adalah tiga sumber sinar-X hanya karena saya adalah seorang mahasiswa pascasarjana yang naif," kata Pfeifle. Tapi kemudian dia menambahkan data optik tentang daerah itu juga. "Ketika saya membariskannya, tiba-tiba segalanya berubah dan saya berkata, 'Oh, tunggu sebentar, itu sesuatu yang mencurigakan terjadi di sana.'" Hasilnya adalah obsesi dua tahun untuk menentukan apakah benar-benar ada tiga galaksi lubang hitam supermasif yang bergabung. .
(Triple juga menarik perhatian peneliti lain. Tim ilmuwan terpisah juga menyimpulkan bahwa Triple kemungkinan adalah tiga galaksi supermasif black hole bertabrakan, berdasarkan pada beberapa data yang tumpang tindih dan unik. Para peneliti memposting analisis mereka ke server pra-cetak arXiv.org pada bulan Juli, dan menolak wawancara dengan Space.com pada saat itu karena sedang dalam tinjauan sejawat untuk publikasi. "Mereka tiba pada kesimpulan yang sama," kata Satyapal, yang menambahkan bahwa tim mereka mulai menulis hasil mereka pada bulan Februari. "Senang melihat ada bukti yang menguatkan.")
Penelitian Pfeifle dan Satyapal berpendapat bahwa Triple adalah tiga galaksi yang mungkin saling bertabrakan - walaupun mereka bisa saling merumput, tidak cukup dekat untuk tenggelam dalam spiral terakhir. Jika ini adalah merger yang sebenarnya, para ilmuwan tidak dapat memastikan sejauh mana tabrakan masif itu terjadi, meskipun dari awal hingga akhir merger semacam itu kemungkinan membutuhkan waktu sekitar satu juta tahun.
Saat ini, galaksi berada di antara 11.000 dan 23.800 tahun cahaya terpisah satu sama lain. Salah satu dari ketiganya menyembunyikan lubang hitam supermasif di tengahnya; dua lainnya tampaknya juga, tetapi tidak menunjukkan sinyal yang sama dengan yang pertama, kata para peneliti.
Sebaliknya, sistem seperti Triple mungkin lebih informatif daripada pasangan yang sebenarnya diburu tim. Penggabungan dua bagian dapat merangkak, memakan waktu lebih lama dari umur alam semesta untuk bergabung, tetapi keberadaan galaksi ketiga tampaknya cenderung mendorong tabrakan, menilai dengan simulasi, para ilmuwan telah menjalankan peristiwa semacam itu.
Simulasi-simulasi itu juga menyarankan apa yang bisa terjadi pada Triple jika itu galaksi suatu hari bertabrakan. "Masih akan ada galaksi, jenis kereta ini awalnya," kata Satyapal. Dinamika tabrakan dapat membelokkan galaksi individu yang mungkin telah dimulai, katakanlah, sebagai pusaran bintang yang terstruktur dengan lembut seperti Bima Sakti kita sendiri, menjadi sesuatu yang tidak dapat dikenali.
"Kami pikir merger ini, mereka tidak hanya menumbuhkan lubang hitam, tetapi mereka benar-benar mengubah galaksi disk menjadi galaksi elips raksasa," kata Satyapal. "Kau hanya memiliki bola bintang besar dengan lubang hitam yang sangat besar."
Penelitian ini dijelaskan dalam kertas diposting pada 7 Agustus ke server preprint arXiv.org dan diterima untuk publikasi di The Astrophysical Journal.
- Our X-Ray Universe: Foto Menakjubkan oleh NASA's Chandra X-Ray Observatory
- Lihat Lingkungan X-ray Foto Lubang Hitam Pertama Kali di Tampilan Teleskop Luar Angkasa ini
- NASA Mengumumkan Pandangan Kosmik yang Menakjubkan saat Chandra X-Ray Observatory berubah 20 tahun
