Supermasif hitam aktif terjauh

Para peneliti yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb telah membuat penemuan inovatif di galaksi GN-z11, salah satu galaksi terjauh dan paling terang yang diketahui. Mereka mengidentifikasi lubang hitam supermasif yang bertanggung jawab atas kecerahan galaksi dan menemukan gumpalan gas murni yang mungkin mengarah pada penemuan bintang-bintang pertama di alam semesta, sehingga memberikan wawasan signifikan mengenai evolusi alam semesta. (Artis konsep.) Kredit: SciTechDaily.com

Teleskop Luar Angkasa James Webb memenuhi janjinya untuk mengubah pemahaman kita tentang alam semesta awal, menjelajahi galaksi menjelang awal waktu. Salah satunya adalah galaksi GN-z11 yang sangat terang, yang ada ketika alam semesta masih sangat kecil dari usianya saat ini. Salah satu galaksi termuda dan terjauh yang pernah diamati juga merupakan salah satu galaksi paling misterius. Mengapa begitu terang? Webb sepertinya telah menemukan jawabannya.

Para ilmuwan yang menggunakan Webb untuk mempelajari GN-z11 juga telah menemukan beberapa bukti menarik tentang keberadaan bintang Populasi III yang terletak di tepi galaksi jauh ini. Bintang-bintang yang sulit ditangkap ini—yang pertama membawa cahaya ke luar angkasa—terbuat murni dari hidrogen dan helium. Tidak ada deteksi pasti terhadap bintang-bintang semacam itu yang pernah dilakukan, namun para ilmuwan tahu bahwa bintang-bintang tersebut pasti ada. Sekarang, dengan adanya Webb, penemuan mereka tampaknya semakin dekat dari sebelumnya.

Gambar dari Kamera Inframerah Dekat (NIRCam) Webb ini menunjukkan bagian dari bidang galaksi GOODS-Utara. Di kanan bawah, lontaran ini disorot oleh galaksi GN-z11, yang terlihat hanya 430 juta tahun setelah Big Bang. Gambar tersebut mengungkapkan komponen tambahan yang menelusuri galaksi induk GN-z11 dan sumber pusat yang warnanya konsisten dengan warna piringan akresi yang mengelilingi lubang hitam. Ucapan Terima Kasih: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Marcia Rieke (Universitas Arizona), Daniel Eisenstein (CfA)

Webb mengungkap rahasia salah satu galaksi terjauh yang pernah kita lihat

Melihat jauh ke dalam ruang dan waktu, dua tim menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA mempelajari galaksi GN-z11 yang sangat terang, yang ada ketika alam semesta kita yang berusia 13,8 miliar tahun baru berusia sekitar 430 juta tahun.

Awalnya terdeteksi oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA, galaksi ini – salah satu galaksi termuda dan terjauh yang pernah diamati – sangat terang sehingga menantang para ilmuwan untuk memahami alasannya. Kini GN-z11 mengungkap beberapa rahasianya.

Lubang hitam supermasif adalah lubang hitam terjauh yang pernah ditemukan

Tim yang mempelajari GN-z11 dengan Webb menemukan bukti jelas pertama bahwa galaksi tersebut memiliki pusat lubang hitam supermasif yang massanya bertambah dengan cepat. Temuan mereka menjadikannya lubang hitam supermasif aktif terjauh hingga saat ini.

“Kami menemukan gas yang sangat padat yang umum terjadi di dekat lubang hitam supermasif yang menghasilkan gas,” jelas ketua peneliti Roberto Maiolino dari Laboratorium Cavendish dan Institut Kosmologi Kavli di Universitas Cambridge di Inggris. “Ini adalah tanda-tanda pertama yang jelas bahwa GN-z11 menampung lubang hitam yang melahap materi.

Dengan menggunakan Webb, tim juga menemukan petunjuk adanya unsur kimia terionisasi yang biasanya terlihat di dekat lubang hitam supermasif. Selain itu, mereka menemukan angin yang sangat kencang yang didorong oleh galaksi. Angin berkecepatan tinggi seperti ini biasanya didorong oleh proses yang terkait dengan pertambahan energi lubang hitam supermasif.

“NIRCam (Kamera Inframerah Dekat) Webb mengungkap komponen tambahan yang melacak galaksi induk dan sumber kompak pusat yang warnanya konsisten dengan warna piringan akresi yang mengelilingi lubang hitam,” kata peneliti Hannah Übler, juga dari departemen tersebut. . Laboratorium Cavendish dan Institut Kavli.

Bersama-sama, bukti ini menunjukkan bahwa GN-z11 menampung lubang hitam supermasif bermassa 2 juta matahari yang berada dalam fase sangat aktif dalam menyerap materi, itulah sebabnya ia sangat terang.

Gumpalan gas murni di Halo Intrigues Researcher GN-z11

Tim kedua, juga dipimpin oleh Maiolini, menggunakan NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) Webb untuk menemukan gugus gas helium di lingkaran cahaya sekitar GN-z11.

“Fakta bahwa kita tidak melihat apa pun selain helium menunjukkan bahwa gugus ini pasti masih asli,” kata Maiolino. “Ini adalah sesuatu yang diperkirakan oleh teori dan simulasi di sekitar galaksi-galaksi masif pada zaman ini – bahwa kantong-kantong gas murni akan bertahan di lingkaran halo, yang dapat runtuh dan membentuk kelompok Populasi III.”

Menemukan bintang Populasi III yang belum pernah terlihat sebelumnya—bintang generasi pertama yang hampir seluruhnya terbuat dari hidrogen dan helium—adalah salah satu tujuan terpenting astrofisika modern. Bintang-bintang ini diperkirakan berukuran sangat besar, sangat terang, dan sangat panas. Ciri khas mereka yang diharapkan adalah adanya helium terionisasi dan tidak adanya unsur kimia yang lebih berat dari helium.

Pembentukan bintang-bintang dan galaksi-galaksi pertama menandai perubahan besar dalam sejarah alam semesta, di mana alam semesta berevolusi dari keadaan yang gelap dan relatif sederhana menjadi lingkungan yang sangat terstruktur dan kompleks seperti yang kita lihat sekarang.

Dalam pengamatan Webb di masa depan, Maiolino, Übler dan tim mereka akan mempelajari GN-z11 lebih mendalam, dengan harapan dapat memperkuat kasus bintang Populasi III yang mungkin terbentuk di lingkaran cahayanya.

Penelitian tentang gugus gas primordial di halo GN-z11 telah diterima untuk dipublikasikan Astronomi dan astrofisika. Hasil studi lubang hitam GN-z11 dipublikasikan di jurnal Alam pada 17 Januari 2024. Data tersebut diperoleh sebagai bagian dari JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), sebuah proyek gabungan antara tim NIRCam dan NIRSpec.

Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium terkemuka di dunia untuk ilmu luar angkasa. Webb memecahkan misteri tata surya kita, melihat lebih jauh ke dunia jauh di sekitar bintang lain, dan menjelajahi struktur misterius serta asal usul alam semesta dan tempat kita di dalamnya. Webb merupakan program internasional yang dipimpin oleh NASA bersama mitranya, ESA (Badan Antariksa Eropa) dan Badan Antariksa Kanada.