Teleskop James Webb mungkin telah menemukan lubang hitam supermasif paling awal dan terjauh yang pernah ada
Para astronom menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) mungkin telah menemukan lubang hitam supermasif terjauh yang pernah dilihat. Objek raksasa yang terletak di galaksi GHZ2 ini terletak sangat jauh sehingga para astronom melihatnya seperti baru terjadi 350 juta tahun setelah Big Bang.
Penelitian tim, diunggah ke server pracetak arXiv 4 November namun belum ditinjau sejawat, menggunakan pengamatan dari Spektrograf Inframerah Dekat dan Instrumen Inframerah Tengah JWST. Instrumen-instrumen ini mencakup rentang panjang gelombang yang luas dan dapat mendeteksi sinar ultraviolet dan optik yang awalnya dipancarkan oleh galaksi jauh, yang telah meregang ke inframerah akibat perluasan alam semesta.
Rahasia garis
Sejak penemuan GHZ2 dilaporkan pada tahun 2022, para astronom telah menggunakan JWST untuk menemukan banyak galaksi jauh. Namun, GHZ2 menonjol karena spektrumnya menunjukkan “garis emisi” yang sangat intens – pita cahaya terang yang dipancarkan oleh atom atau ion tertentu ketika elektronnya diberi energi dan kemudian melepaskan energi pada panjang gelombang tertentu. Garis-garis ini membawa petunjuk tentang proses yang menggerakkan GHZ2.
“Kami mengamati garis emisi yang membutuhkan banyak energi untuk diproduksi, yang dikenal sebagai garis ionisasi tinggi,” Jorge Zavalaasisten profesor di Departemen Astronomi di Universitas Massachusetts Amherst dan salah satu penulis penelitian tersebut, mengatakan kepada Live Science melalui email.
Zavala menjelaskan bahwa pemahaman saat ini tentang ionisasi gas – pemanasan gas yang mengubah atom menjadi ion dengan kehilangan atau memperoleh elektron – terutama didasarkan pada daerah pembentuk bintang di dekatnya dan biasanya tidak memperhitungkan garis ionisasi tinggi yang intens. Garis-garis ini, dan hubungan di antara keduanya, sering ditemukan pada inti galaksi aktif (AGN) yang mengandung secara aktif memberi makan lubang hitam di pusatnya, dengan radiasi yang jauh lebih energik.
Petunjuk penting adalah deteksi garis emisi C IV λ1548, yang berasal dari karbon terionisasi rangkap tiga — yaitu atom karbon yang kehilangan tiga elektron. “Menghilangkan tiga elektron memerlukan medan radiasi yang sangat kuat, yang sangat sulit dicapai hanya dengan bintang,” kata Chavez Ortiz. AGN secara alami menghasilkan foton berenergi tinggi. Kekuatan garis ini sangat menunjukkan bahwa GHZ2 mungkin menampung lubang hitam yang sedang aktif mencari makan, sehingga memotivasi para peneliti untuk melakukan analisis mendalam.
Sistem campuran
Karena GHZ2 adalah sistem tidak biasa yang menantang model yang ada, para peneliti harus mengembangkan model terperinci untuk menyesuaikan perilaku uniknya dan memahami kontribusi bintang dan AGN terhadap cahaya galaksi. Proses ini melibatkan pengujian dan penyempurnaan model berulang kali untuk memastikan model tersebut mewakili sifat-sifat galaksi secara akurat.
Analisis mereka mengungkapkan bahwa meskipun garis spektral cahaya tampak dapat dijelaskan hanya dengan pembentukan bintang, garis karbon yang sangat kuat memerlukan kehadiran AGN. Temuan ini menunjukkan bahwa sebagian cahaya galaksi menunjukkan kontribusi dari lubang hitam supermasif yang kelaparan.
Namun, Zavala mencatat bahwa GHZ2 tidak memiliki beberapa indikator AGN lainnya. Ini berarti bahwa galaksi ini mungkin sebagian besar ditenagai oleh bintang-bintang – jika bintang-bintang tersebut berukuran supermasif, dengan massa ratusan hingga ribuan kali massa Matahari, atau jika pembentukan bintang di GHZ2 terjadi dengan cara yang sangat berbeda dari apa yang kita pahami saat ini.
Kemungkinan lain adalah cahaya galaksi sebagian berasal dari bintang normal dan sebagian lagi dari sumber yang lebih eksotik, seperti bintang supermasif atau AGN.
Untuk mengkonfirmasi lebih lanjut aktivitas AGN, para peneliti berencana untuk memperoleh lebih banyak observasi JWST untuk mengumpulkan spektrum resolusi lebih tinggi dari beberapa garis emisi. Selain itu, observasi dari Atacama Large Millimeter/submillimeter Array yang mencakup garis spektral dalam inframerah jauh dapat meningkatkan sensitivitas kumpulan data.
Jika dikonfirmasi, GHZ2 akan menjadi lokasi lubang hitam supermasif terjauh yang pernah teridentifikasi. Mendeteksi tanda-tanda aktivitas AGN di galaksi ini menawarkan laboratorium alami yang langka untuk diuji secara bersaing model “benih ringan” dan “benih berat”. pembentukan dan pertumbuhan lubang hitam hanya beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang.
