Jauh di jantung galaksi kita mengintai lubang hitam. Atau itu? Sementara semua mungkin tenang di front barat sekarang, mungkin ada bukti bahwa pusat galaksi kami dulunya rumah bagi beberapa aktivitas yang cukup mengesankan - aktivitas yang mungkin termasuk beberapa peristiwa tabrakan dan penggabungan lubang hitam saat digerogoti galaksi satelit. Berkat wawasan baru dari sepasang asisten profesor, Kelly Holley-Bockelmann di Vanderbilt dan Tamara Bogdanovic di Georgia Institute of Technology, kami memiliki lebih banyak bukti yang menunjukkan masa lalu Bima Sakti yang sangat aktif.
"Tamara dan saya baru saja menghadiri konferensi astronomi di Aspen, Colorado, di mana beberapa pengamatan baru ini diumumkan," kata Holley-Bockelmann. “Itu Januari 2010 dan badai salju telah menutup bandara. Kami memutuskan untuk menyewa mobil untuk pergi ke Denver. Ketika kami melewati badai, kami mengumpulkan petunjuk dari konferensi dan menyadari bahwa satu peristiwa bencana - tabrakan antara dua lubang hitam sekitar 10 juta tahun yang lalu - dapat menjelaskan semua bukti baru. ”
Sekarang, bayangkan langit malam diterangi oleh nebula besar, yang menutupi setengah ruang angkasa. Ini bukan mimpi, itu kenyataan. Lobus besar radiasi energi tinggi ini dikenal sebagai gelembung Fermi dan meliputi wilayah sekitar 30.000 tahun cahaya di kedua sisi inti Bima Sakti. Meskipun kita tidak dapat mengamatinya secara langsung dalam cahaya tampak, partikel-partikel ini bergerak dengan kecepatan hampir 186.000 mil per detik dan bersinar dalam sinar-x dan panjang gelombang sinar gamma.
Menurut Fulai Guo dan William G. Mathews dari University of California di Santa Cruz: “Gelembung Fermi memberikan bukti yang masuk akal untuk aktivitas jet AGN baru-baru ini di Galaxy kita, menumpahkan wawasan baru ke dalam asal-usul populasi halo CR dan saluran di mana lubang hitam besar di galaksi disk melepaskan energi umpan balik selama pertumbuhan mereka. "
Namun, pusat galaksi kami adalah rumah bagi lebih dari sekadar beberapa gelembung luar biasa - itu adalah lokasi tiga kelompok bintang muda paling masif di dalam wilayah Bima Sakti. Dikenal sebagai kluster Central, Arches, dan Quintuplet, masing-masing kelompok memiliki ratusan bintang muda dan panas yang mengerdilkan Matahari. Mereka akan hidup singkat, cerah, dan penuh kekerasan ... terbakar dalam beberapa juta tahun. Karena mereka hidup cepat dan mati muda, bintang-bintang cluster ini pasti terbentuk dalam beberapa tahun terakhir selama letusan pembentukan bintang di dekat pusat galaksi - petunjuk lain untuk teka-teki kosmik ini.
"Karena massanya yang tinggi, dan IMF yang tampak sangat berat, gugus Pusat Galaksi mengandung beberapa bintang paling masif di Galaksi. Ini penting, karena bintang masif adalah bahan utama dan wahana fenomena astrofisika pada semua skala ukuran dan jarak, dari situs pembentukan bintang individu, seperti Orion, hingga Alam Semesta awal selama zaman reionisasi ketika bintang pertama lahir. Sebagai bahan, mereka mengontrol evolusi dinamik dan kimia dari lingkungan lokal dan galaksi individu melalui pengaruhnya terhadap energi dan komposisi medium antarbintang. ” kata Donald F. Figer. "Mereka kemungkinan memainkan peran penting dalam evolusi awal galaksi pertama, dan ada bukti bahwa mereka adalah nenek moyang dari ledakan paling energik di Semesta, dilihat sebagai semburan sinar gamma. Sebagai probe, mereka menentukan batas atas dari proses pembentukan bintang dan kehadiran mereka cenderung mengakhiri pembentukan lebih lanjut dari bintang-bintang bermassa rendah terdekat. Mereka juga merupakan produk keluaran terkemuka dari merger galaksi, galaksi starburst, dan inti galaksi aktif. ”
Untuk memperdalam misteri, perhatikan lebih dekat lubang hitam tengah kami. Ini membentang sekitar 40 detik dalam diameter dan beratnya sekitar empat juta massa matahari. Menurut apa yang kita ketahui, ini harus menghasilkan gelombang gravitasi intensif - yang seharusnya menghisap di sekitarnya. Jadi bagaimana para astronom menemukan kelompok bintang baru yang terang, lebih dekat dari 3 tahun cahaya dari cakrawala peristiwa? Tentu saja, mereka mungkin sedang dalam perjalanan untuk dilupakan, tetapi data menunjukkan bintang-bintang ini tampaknya telah terbentuk di sana. Itu cukup luar biasa mengingat akan membutuhkan awan molekul 10.000 kali lebih padat daripada yang ada di pusat galaksi kami! Bukankah seharusnya ada juga bintang-bintang tua yang berada di sana? Jawabannya adalah ya, harus ada ... tetapi jumlahnya jauh lebih sedikit daripada yang dapat kita amati dan apa yang diprediksi oleh model teoretis saat ini.
Holley-Bockelmann tidak akan membiarkan masalahnya tetap ada. Ketika dia kembali ke rumah, dia meminta bantuan mahasiswa pascasarjana Vanderbilt Meagan Lang untuk membantu memecahkan teka-teki itu. Kemudian mereka merekrut Pau Amaro-Seoane dari Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi di Jerman, Alberto Sesana dari Institut de Ciències de l'Espai di Spanyol, dan Asisten Peneliti Vanderbilt Profesor Manodeep Sinha untuk membantu. Dengan begitu banyak pikiran cerdas untuk membantu memecahkan teka-teki ini, mereka segera tiba pada penjelasan yang masuk akal - yang cocok dengan pengamatan dan memungkinkan untuk prediksi yang dapat diuji.
Menurut teori mereka, galaksi satelit Bima Sakti mulai bermigrasi ke arah inti kita. Ketika ia bergabung dengan galaksi kita, massanya terkoyak, hanya menyisakan lubang hitam dan sekumpulan kecil bintang yang terikat secara gravitasi. Setelah beberapa juta tahun, "sisa" ini akhirnya mencapai pusat galaksi dan lubang hitam mulai bergabung. Ketika lubang hitam yang lebih kecil diaduk di sekitar yang lebih besar, itu membajak gumpalan besar gas dan debu, mendorongnya ke dalam lubang hitam yang lebih besar dan menciptakan gelembung Fermi. Gaya gravitasi duel tidak lembut ... pasang surut ini cukup mampu mengompresi awan molekul yang mengelilingi inti ke dalam kepadatan yang dibutuhkan untuk menghasilkan bintang-bintang muda yang segar. Mungkin bintang yang sangat muda sekarang kita amati di pusat galaksi?
Namun, ada lebih banyak gambar daripada memenuhi mata. Pembajakan rumput kosmik yang sama ini juga akan mendorong keluar bintang-bintang yang lebih tua dari sekitar lubang hitam tengah yang masif. Ini adalah adegan yang sesuai dengan model saat ini di mana penggabungan lubang hitam melemparkan bintang-bintang keluar ke galaksi dengan kecepatan sangat tinggi ... pemandangan yang sesuai dengan pengamatan kurangnya bintang-bintang tua di batas-batas lubang hitam supermasif kami.
"Tarikan gravitasi dari lubang hitam galaksi satelit bisa saja mengukir hampir 1.000 bintang dari pusat galaksi," kata Bogdanovic. "Bintang-bintang itu seharusnya masih berpacu melalui ruang angkasa, sekitar 10.000 tahun cahaya dari orbit aslinya."
Bisakah ini dibuktikan? Jawabannya iya. Berkat survei skala besar seperti Sloan Digital Sky Survey, kami seharusnya dapat menunjukkan dengan tepat bintang bergerak dengan kecepatan lebih tinggi daripada bintang yang belum pernah mengalami interaksi serupa. Jika para astronom seperti Holley-Bockelmann dan Bogdanovic melihat bukti keras, mereka cenderung menemukan sejumlah bintang kecepatan tinggi yang dapat dipercaya yang akan memvalidasi model merger Bima Sakti mereka.
Atau apakah mereka hanya meniup gelembung?
