Para astronom telah menemukan lubang hitam supermasif (SMBH) dengan jadwal makan yang tidak biasa. Raksasa itu adalah nukleus galaksi aktif (AGN) di jantung galaksi Seyfert 2 GSN 069. AGN berjarak sekitar 250 juta tahun cahaya dari Bumi, dan mengandung sekitar 400.000 kali massa Matahari.
Tim astronom menggunakan ESA XMM-Newton dan Observatorium Sinar-X NASA untuk mengamati emisi sinar-X dari SMBH. Sekitar setiap 9 jam, lubang hitam menyala terang dengan sinar-X saat bahan ditarik ke dalamnya. Para astronom telah menemukan dua lubang hitam massa bintang lainnya yang menyala secara teratur saat mereka makan, tetapi keteraturan dalam lubang hitam supermasif ini belum pernah terlihat sebelumnya.
"Lubang hitam ini adalah rencana makan seperti yang belum pernah kita lihat sebelumnya."
Giovanni Miniutti, Penulis Utama, Pusat ESA untuk Astrobiologi, Spanyol.
Makalah yang menguraikan penemuan ini diterbitkan di Nature dan berjudul "Sembilan jam kuasi-periodik sinar-X sembilan jam dari nukleus galaksi lubang hitam bermassa rendah." Penulis utama adalah Giovanni Miniutti dari Pusat Astrobiologi ESA di Spanyol. Menurut koran itu, SMBH mengkonsumsi sekitar empat bulan senilai materi tiga kali sehari. Itu berarti setiap kali black hole memberi makan, ia menghabiskan sekitar satu juta miliar pound material.
"Lubang hitam ini adalah rencana makan seperti yang belum pernah kita lihat sebelumnya," kata Miniutti dalam siaran pers. "Perilaku ini sangat belum pernah terjadi sebelumnya sehingga kami harus membuat ekspresi baru untuk menggambarkannya:" Erupsi Kuasi-Periodik X-ray "."
Emisi sinar-X dari SMBH ini telah dikenal dan diamati sejak Juli 2010, tetapi stabil. Makalah baru ini didasarkan pada 54 hari pengamatan dimulai pada Desember 2018, dimulai dengan XMM-Newton Observatory ESA. Observatorium itu melihat dua ledakan pada 24 Desember. Pada bulan Januari, XMM-Newton menemukan tiga dari semburan biasa ini.
Kemudian para astronom meminta waktu pengamatan lebih banyak dengan Observatorium Chandra milik NASA untuk menyelidiki. Chandra mengamati lima peristiwa ini lagi. Selama letusan reguler saat ini, aktivitas pembakaran sinar-X meningkat dua urutan besarnya di atas emisi sinar-X latar belakang. Setiap suar berlangsung lebih dari satu jam dan terjadi setiap sembilan jam.
"Dengan menggabungkan data dari dua observatorium sinar-X ini, kami telah melacak ledakan berkala ini selama setidaknya 54 hari," kata rekan penulis Richard Saxton dari European Astronomy Center di Madrid, Spanyol. "Ini memberi kita kesempatan unik untuk menyaksikan aliran materi ke dalam lubang hitam supermasif berulang kali mempercepat dan melambat."
Selama masing-masing ledakan ini, rontgen X-ray 20 kali lebih terang daripada saat periode tenang. Suhu gas yang jatuh juga meningkat. Ia naik dari sekitar 1 juta derajat Fahrenheit dalam periode yang lebih tenang menjadi 2,5 juta derajat Fahrenheit selama flare. Temperatur yang lebih tinggi hampir sama dengan suhu gas di sekitar kebanyakan SMBH yang sedang tumbuh aktif.
Penyebab nyala api biasa ini tidak diketahui. Gas panas 2,5 juta derajat F. yang mengelilingi GSN 069 adalah suhu yang sama dengan gas yang mengelilingi SMBH lainnya. Ini adalah misteri karena terlalu panas untuk berasal dari cakram materi yang jatuh yang mengelilingi lubang hitam. Tetapi GSN 069 adalah kesempatan unik untuk mempelajari fenomena tersebut karena gas panas berulang kali terbentuk kemudian menghilang.
Biasanya, gas panas ini disebabkan oleh bintang yang terkoyak dan dikonsumsi oleh lubang hitam, atau begitulah menurut para astronom. Tetapi keteraturan yang ditunjukkan oleh GSN 069 adalah sebuah misteri.
"Kami pikir asal-usul emisi sinar-X adalah bintang yang lubang hitamnya sebagian atau seluruhnya telah hancur dan perlahan-lahan mengonsumsi sedikit demi sedikit," kata penulis bersama Margherita Giustini, yang juga dari ESA's Center for Astrobiology. "Tapi untuk semburan berulang, ini adalah cerita yang sama sekali berbeda yang asalnya perlu dipelajari dengan data lebih lanjut dan model teoritis baru."
Sekali lagi, melihat lubang hitam supermasif mengkonsumsi gas dari bintang bukanlah hal baru. Kebiasaan pembakaran GSN 069 adalah head-scratcher. Para penulis penelitian menyarankan dua penjelasan yang mungkin untuk jadwal pemberian makan reguler SMBH:
- Jumlah energi dalam disk menumpuk hingga menjadi tidak stabil dan materi dengan cepat jatuh ke dalam lubang hitam yang menghasilkan semburan. Siklus itu berulang.
- Ada interaksi antara disk dan tubuh sekunder yang mengorbit lubang hitam, mungkin sisa-sisa bintang yang sebagiannya terganggu.
Berkat pengamatan Chandra, tim ilmuwan tahu bahwa sumber sinar-X yang membara tepat di jantung GSN 069. Di situlah SMBH diharapkan berada. Data gabungan dari Chandra dan XMM-Newton juga jelas menunjukkan bahwa pembakaran, meskipun teratur, perlahan-lahan berubah: baik ukuran dan durasi "makanan" lubang hitam telah sedikit menurun, dan ruang di antara setiap makanan tumbuh. Terserah pengamatan di masa depan untuk melihat apakah tren ini berlanjut.
GSN 069 berada di sisi kecil untuk SMBH. Biasanya, sebuah SMBH berisi massa sebanyak beberapa juta atau bahkan beberapa miliar Matahari, sementara GSN 069 hanya berisi massa sekitar 400.000 Matahari. Itu bisa membantu menjelaskan mengapa jenis pemberian makan rutin ini belum pernah terlihat sebelumnya.
Untuk SMBH yang lebih besar, jauh lebih besar dari ini, fluktuasi kecerahannya jauh lebih lambat. Daripada meletus setiap sembilan jam, perlu waktu berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun untuk menyala seperti ini. Itu akan menjelaskan mengapa letusan periodik (QPE) seperti ini belum diamati. Observatorium X-Ray sibuk, dan tidak ada cara untuk melatih satu target tunggal selama itu.
Ada beberapa kasus di mana peningkatan atau penurunan sinar-X yang dihasilkan oleh lubang hitam telah diamati. Pengamatan tersebut bergantung pada pengamatan berulang selama berbulan-bulan, atau bahkan bertahun-tahun. Beberapa dari perubahan itu terlalu cepat untuk dijelaskan oleh teori standar tentang materi yang jatuh dari disk akresi lubang hitam. Tapi penemuan ini bisa menjelaskan pengamatan itu. Mereka mungkin mengalami perilaku yang sama seperti GSN 069.
Lebih:
- Siaran Pers: Ilmuwan Menemukan Lubang Hitam Memiliki Tiga Makanan Panas Sehari
- Makalah Penelitian: Semburan sinar kuasi-periodik sinar-X sembilan jam dari inti galaksi lubang hitam bermassa rendah
- Wikipedia: Galactic Nucleus Aktif
