Alam semesta yang dapat diamati adalah tempat yang sangat besar, berukuran sekitar 91 miliar tahun cahaya. Akibatnya, para astronom terpaksa mengandalkan instrumen yang kuat untuk melihat objek yang jauh. Tetapi bahkan ini terkadang terbatas, dan harus dipasangkan dengan teknik yang dikenal sebagai pelensaan gravitasi. Ini melibatkan mengandalkan distribusi materi yang besar (galaksi atau bintang) untuk memperbesar cahaya yang datang dari objek yang jauh.
Dengan menggunakan teknik ini, sebuah tim internasional yang dipimpin oleh para peneliti dari Caltech, Observatorium Radio Owens Valley (OVRO) dari Institut Teknologi California mampu mengamati semburan gas panas yang keluar dari lubang hitam supermasif di galaksi yang jauh (dikenal sebagai PKS 1413 + 135). Penemuan ini memberikan pandangan terbaik hingga saat ini tentang jenis-jenis gas panas yang sering terdeteksi berasal dari pusat lubang hitam supermasif (SMBH).
Temuan penelitian dijelaskan dalam dua studi yang diterbitkan dalam edisi 15 Agustus 2007 Jurnal Astrofisika. Keduanya dipimpin oleh Harish Vedantham, seorang Cendekiawan Postdoctoral Caltech Millikan, dan merupakan bagian dari proyek internasional yang dipimpin oleh Anthony Readhead - Profesor Astronomi, Emeritus, dan direktur OVRO Robinson.
Proyek OVRO ini telah aktif sejak 2008, melakukan pengamatan dua kali seminggu terhadap sekitar 1.800 SMBH aktif dan galaksi masing-masing menggunakan teleskop 40 meter. Pengamatan ini telah dilakukan untuk mendukung Teleskop Luar Angkasa Fermi Gamma-ray NASA, yang telah melakukan penelitian serupa terhadap galaksi-galaksi ini dan SMBH mereka selama periode yang sama.
Seperti yang ditunjukkan tim dalam dua studi mereka, pengamatan ini telah memberikan wawasan baru ke dalam rumpun materi yang secara berkala dikeluarkan dari lubang hitam supermasif, serta membuka kemungkinan baru untuk penelitian pelensaan gravitasi. Seperti yang ditunjukkan Dr. Vedantham dalam pernyataan pers Caltech baru-baru ini:
“Kami sudah tahu tentang keberadaan gumpalan material yang mengalir di sepanjang jet lubang hitam, dan bahwa mereka bergerak mendekati kecepatan cahaya, tetapi tidak banyak yang diketahui tentang struktur internal mereka atau bagaimana mereka diluncurkan. Dengan sistem lensa seperti ini, kita bisa melihat rumpun lebih dekat ke mesin pusat lubang hitam dan lebih detail dari sebelumnya. "
Sementara semua galaksi besar diyakini memiliki SMBH di pusat galaksi mereka, tidak semua memiliki jet gas panas yang menyertainya. Kehadiran jet tersebut terkait dengan apa yang dikenal sebagai Nucleus Galactic Aktif (AGN), sebuah wilayah kompak di pusat galaksi yang sangat cerah di banyak panjang gelombang - termasuk radio, microwave, inframerah, optik, ultra-violet, Radiasi sinar-X dan sinar gamma.
Jet-jet ini adalah hasil dari material yang ditarik ke arah SMBH, beberapa di antaranya akhirnya dikeluarkan dalam bentuk gas panas. Material dalam aliran ini bergerak mendekati kecepatan cahaya, dan aliran itu aktif untuk periode mulai dari 1 hingga 10 juta tahun. Sementara sebagian besar waktu, jet relatif konsisten, setiap beberapa tahun, mereka mengeluarkan gumpalan materi panas tambahan.
Kembali pada tahun 2010, para peneliti OVRO memperhatikan bahwa emisi radio PKS 1413 + 135 telah mencerahkan, memudar dan kemudian menjadi cerah kembali selama satu tahun. Pada 2015, mereka memperhatikan perilaku yang sama dan melakukan analisis terperinci. Setelah mengesampingkan penjelasan lain yang mungkin, mereka menyimpulkan bahwa pencerahan keseluruhan kemungkinan disebabkan oleh dua rumpun bahan berkecepatan tinggi yang dikeluarkan dari lubang hitam.
Gumpalan-gumpalan ini berkelana di sepanjang jet dan menjadi besar ketika mereka lewat di belakang lensa gravitasi yang mereka gunakan untuk pengamatan mereka. Penemuan ini sangat kebetulan, dan merupakan hasil studi astronomi bertahun-tahun. Seperti Timothy Pearson, seorang ilmuwan peneliti senior di Caltech dan rekan penulis di kertas, menjelaskan:
“Telah dilakukan pengamatan terhadap sejumlah besar galaksi untuk menemukan objek yang satu ini dengan kemiringan simetris dalam kecerahan yang menunjuk pada keberadaan lensa gravitasi. Kami sekarang melihat dengan saksama pada semua data kami yang lain untuk mencoba menemukan objek serupa yang dapat memberikan pandangan lebih besar dari inti galaksi. ”
Apa yang juga menarik tentang pengamatan tim internasional adalah sifat "lensa" yang mereka gunakan. Di masa lalu, para ilmuwan mengandalkan lensa besar (mis. Seluruh galaksi) atau lensa mikro yang terdiri dari bintang tunggal. Namun, tim yang dipimpin oleh Dr. Vedantham dan Dr. Readhead mengandalkan apa yang mereka sebut sebagai "lensa mili" sekitar 10.000 massa matahari.
Ini bisa menjadi studi pertama dalam sejarah yang mengandalkan lensa ukuran menengah, yang mereka yakini kemungkinan besar adalah gugusan bintang. Salah satu kelebihan lensa berukuran mili adalah tidak cukup besar untuk menghalangi seluruh sumber cahaya, membuatnya lebih mudah untuk menemukan objek yang lebih kecil. Dengan sistem pelensaan gravitasi baru ini, diperkirakan para astronom akan dapat mengamati rumpun pada skala sekitar 100 kali lebih kecil dari sebelumnya. Seperti yang dijelaskan Readhead:
“Gumpalan yang kita lihat sangat dekat dengan lubang hitam pusat dan kecil - hanya beberapa hari cahaya. Kami pikir komponen-komponen kecil ini bergerak mendekati kecepatan cahaya sedang diperbesar oleh lensa gravitasi di galaksi spiral latar depan. Ini memberikan resolusi indah sepersejuta detik busur, yang setara dengan melihat sebutir garam di bulan dari Bumi. "
Terlebih lagi, para peneliti menunjukkan bahwa lensa itu sendiri adalah kepentingan ilmiah, karena alasan sederhana yang tidak banyak diketahui tentang objek dalam rentang massa ini. Cluster bintang potensial ini karena itu dapat bertindak sebagai semacam laboratorium, memberikan peneliti kesempatan untuk mempelajari gravitasi mili-lensing sementara juga memberikan pandangan yang jelas tentang pancaran nuklir yang mengalir dari inti galaksi aktif.
Ke depan, tim berharap untuk mengkonfirmasi hasil studi mereka menggunakan teknik lain yang dikenal sebagai Very-Long Baseline Interferometry (VLBI). Ini akan melibatkan teleskop radio dari seluruh dunia yang mengambil gambar detail PKS 1413 + 135 dan SMBH sebagai pusatnya. Mengingat apa yang telah mereka amati sejauh ini, ada kemungkinan bahwa SMBH ini akan memuntahkan gumpalan materi lainnya dalam waktu beberapa tahun (pada tahun 2020).
Vedantham, Readhead dan rekan-rekan mereka berencana untuk siap untuk acara ini. Melihat rumpun berikutnya tidak hanya akan memvalidasi studi terbaru mereka, itu juga akan memvalidasi teknik mili-lensa yang mereka gunakan untuk melakukan pengamatan mereka. Seperti yang ditunjukkan Readhead, "Kami tidak dapat melakukan studi seperti ini tanpa observatorium universitas seperti Owens Valley Radio Observatory, di mana kami memiliki waktu untuk mendedikasikan teleskop besar secara eksklusif untuk satu program tunggal."
Studi-studi ini dimungkinkan berkat dana yang disediakan oleh NASA, National Science Foundation (NSF), Smithsonian Institution, Academia Sinica, Academy of Finland, dan Chilean Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).
