Angin Lubang Hitam Tercepat di Alam Semesta, Mencapai 30% Kecepatan Cahaya

Penemuan Angin Lubang Hitam Tercepat

Astronom telah menemukan sebuah quasar jauh yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif yang mengeluarkan angin dengan kecepatan 30% kecepatan cahaya, sekitar 201 juta mil per jam. Ini adalah angin lubang hitam tercepat yang pernah terlihat secara khusus dalam panjang gelombang ultraviolet.

Quasar ini, yang dikenal sebagai J2318, memiliki massa yang luar biasa, 1,7 miliar kali massa matahari, dan terletak sekitar 3 miliar tahun cahaya dari Bumi. Meskipun massa ini cukup umum untuk lubang hitam supermasif, kecepatan angin ini tidak biasa, menurut anggota tim dan peneliti Universitas York, Patrick Hall.

Kecepatan Angin Lubang Hitam yang Luar Biasa

"Dalam hal kecepatan, angin quasar ini bisa disebut sebagai badai kategori 79," kata pemimpin tim dan peneliti Universitas York, Lucas Seaton. "Setiap kategori badai sekitar 20% lebih cepat dari kategori di bawahnya. Menyebutnya sebagai kategori 79 memberikan gambaran tentang seberapa cepatnya, tetapi tentu saja angin ini tidak seperti apa pun di Bumi."

Quasar terbentuk ketika lubang hitam supermasif di pusat galaksi dikelilingi oleh sejumlah besar gas dan debu yang disebut cakram akresi. Cakram ini secara bertahap memasok lubang hitam.

Proses Pembentukan Quasar

Massa jutaan atau miliar kali massa matahari menghasilkan gaya gravitasi yang luar biasa, dan ini berarti cakram akresi dapat memiliki gaya pasang surut yang kuat yang menciptakan gesekan dan menyebabkannya bersinar terang di seluruh spektrum elektromagnetik. Radiasi ini juga mendorong materi menjauh dari cakram akresi dalam bentuk angin lubang hitam yang intens.

"Dalam quasar, kita sering melihat angin gas yang didorong menjauh dari lubang hitam oleh cahaya quasar," kata Seaton. "Angin di J2318 dapat dilihat pada panjang gelombang ultraviolet dengan kecepatan hingga 30% kecepatan cahaya. Angin yang lebih cepat dapat dilihat pada panjang gelombang sinar-X, tetapi J2318 adalah yang tercepat yang pernah ditemukan pada panjang gelombang ultraviolet."

Perbedaan Antara Angin Lubang Hitam dan Angin Atmosfer Bumi

Fakta bahwa angin lubang hitam didorong oleh radiasi, didorong oleh partikel cahaya yang disebut foton yang memantul dari atom (dan tidak disebabkan oleh tekanan udara) membuat angin kosmik ini sangat berbeda dari angin atmosfer Bumi.

"Quasar mengeluarkan banyak foton sehingga dorongan kecil ini menambahkan kecepatan ekstrem," kata Seaton. "Masalahnya, foton juga dapat menghilangkan semua elektron dari atom, membuatnya tidak terlihat. Bagaimana mendorong gas ke kecepatan yang kita lihat sambil menjaga ion karbon dan silikon yang kita lihat tetap utuh... itu sangat membingungkan!"

Penelitian Lebih Lanjut

Untuk memecahkan teka-teki ini, tim mempelajari data pengamatan yang dibuat oleh SDSS-IV Time-Domain Spectroscopic Survey dan SDSS-V Black Hole Mapper sebagai bagian dari survei langit digital yang lebih luas (SDSS).

"Sama seperti pelangi yang menyebarkan cahaya matahari ke dalam panjang gelombang yang berbeda, warna, SDSS menyebarkan cahaya dari bintang, galaksi, dan quasar ke dalam apa yang kita sebut spektrum mereka," kata Seaton. "Dari spektrum tersebut, dengan latihan, siswa dapat mempelajari untuk menemukan quasar yang tidak biasa."

Spektrum rinci dari J2318 mengungkapkan angin kecepatan tinggi dari quasar ini dalam cahaya ultraviolet. Studi tentang angin lubang hitam seperti ini penting untuk memahami bagaimana galaksi berevolusi. Karena angin ini adalah cara lubang hitam supermasif bertukar energi dengan rumah galaksi mereka. Secara khusus, energi ini dapat mendorong gas dan debu yang berfungsi sebagai bahan baku untuk pembentukan bintang, sehingga menghentikan kelahiran bintang di galaksi.

Pentingnya Penelitian Angin Lubang Hitam

"Aliran keluar yang ekstrem ini membawa sejumlah besar energi yang dapat mempengaruhi galaksi di sekitarnya. Mereka berfungsi sebagai semacam tautan yang hilang: umpan balik yang sulit ditemukan antara wilayah pusat aktif galaksi dan sisa galaksi," kata Paola Rodríguez Hidalgo, profesor asosiasi di Universitas Washington di Bothell. "Sementara proses ini telah dimasukkan dalam simulasi pembentukan galaksi selama beberapa dekade, masih banyak pekerjaan yang perlu dilakukan untuk memahaminya dari pengamatan dan memastikan simulasi menanganinya dengan benar."

Tim dan astronom lain akan terus mencari angin lubang hitam kecepatan tinggi dalam radiasi ultraviolet, tetapi tidak yakin mereka akan menemukan yang lebih cepat dari yang ada di J2318. "Tidak akan mudah menemukan aliran ultraviolet yang lebih cepat dari J2318, tetapi kami terus mencari dari alam semesta terdekat hingga jangkauan terjauh alam semesta yang dapat kita lihat," kata Flores.

Penelitian tim ini diterbitkan pada hari Kamis (4 Juni) di The Astrophysical Journal.