Yang mana yang lebih dulu: Lubang hitam atau

Ilustrasi medan magnet yang dihasilkan oleh lubang hitam supermasif di alam semesta awal, menunjukkan pancaran plasma yang bergejolak yang mengubah awan gas menjadi bintang. Kredit: ROBERTO MOLAR CANDANOSA / JHU

Lubang hitam tidak hanya ada pada awal waktu, tetapi juga melahirkan bintang-bintang baru dan galaksi supercharged, menurut analisis data baru dari Teleskop Luar Angkasa James Webb.

Temuan ini mengkonfirmasi teori tentang bagaimana lubang hitam membentuk alam semesta dan menantang pemahaman klasik bahwa lubang hitam terbentuk setelah munculnya bintang dan galaksi pertama. Sebaliknya, lubang hitam mungkin secara dramatis mempercepat kelahiran bintang-bintang baru selama 50 juta tahun pertama alam semesta, suatu periode singkat dalam sejarah 13,8 miliar tahun alam semesta.

“Kita tahu bahwa lubang hitam raksasa ini ada di pusat galaksi dekat Bima Sakti kita, namun kejutan besarnya sekarang adalah bahwa mereka juga hadir pada awal mula alam semesta dan hampir seperti bahan penyusun atau benih galaksi awal,” dia berkata. penulis utama Joseph Silk, profesor di Departemen Fisika dan Astronomi di Universitas Johns Hopkins dan di Institut Astrofisika, Paris, Universitas Sorbonne. “Mereka benar-benar meningkatkan segalanya, seperti penguat raksasa pembentukan bintang, yang merupakan pembalikan total dari apa yang sebelumnya kita pikir mungkin terjadi – sedemikian rupa sehingga dapat mengguncang pemahaman kita tentang bagaimana galaksi terbentuk.”

Karya ini baru diterbitkan di Astrophysical Journal Letters.

Galaksi-galaksi jauh dari alam semesta awal, yang diamati dengan Teleskop Webb, tampak jauh lebih terang dari perkiraan para ilmuwan, mengungkapkan jumlah bintang-bintang muda dan lubang hitam supermasif yang sangat banyak, kata Silk.

Kebijaksanaan konvensional menyatakan bahwa lubang hitam terbentuk setelah runtuhnya bintang-bintang supermasif dan galaksi-galaksi terbentuk setelah bintang-bintang pertama menerangi alam semesta awal yang gelap. Namun, analisis tim Silk menunjukkan bahwa lubang hitam dan galaksi hidup berdampingan dan mempengaruhi nasib satu sama lain selama 100 juta tahun pertama. Jika seluruh sejarah alam semesta adalah kalender 12 bulan, tahun-tahun ini akan seperti hari-hari pertama bulan Januari, kata Silk.

“Kami berpendapat bahwa lubang hitam mengalir keluar dari awan gas yang hancur, mengubahnya menjadi bintang, dan mempercepat laju pembentukan bintang,” kata Silk. “Jika tidak, sangat sulit untuk memahami dari mana galaksi-galaksi terang ini berasal, karena mereka biasanya berukuran lebih kecil di alam semesta awal. Mengapa mereka bisa membentuk bintang begitu cepat?”

Lubang hitam adalah wilayah di luar angkasa yang gravitasinya sangat kuat sehingga tidak ada yang bisa lepas dari tarikannya, bahkan cahaya sekalipun. Karena kekuatan ini, mereka menghasilkan medan magnet yang kuat yang menciptakan badai dahsyat, mengeluarkan plasma yang bergejolak dan pada akhirnya bertindak sebagai akselerator partikel raksasa, kata Silk. Proses ini, katanya, mungkin menjadi alasan mengapa detektor Webb menangkap lebih banyak lubang hitam dan galaksi terang daripada yang diperkirakan para ilmuwan.

“Kami tidak bisa melihat angin kencang atau jet ini dari jauh, tapi kami tahu pasti ada karena kami melihat banyak lubang hitam di luar angkasa,” jelas Silk. “Angin besar yang berasal dari lubang hitam menghancurkan awan gas di dekatnya dan mengubahnya menjadi bintang. Itulah mata rantai yang hilang yang menjelaskan mengapa galaksi-galaksi pertama ini jauh lebih terang dari yang kita perkirakan.”

Tim Silk memperkirakan bahwa alam semesta muda memiliki dua fase. Selama fase pertama, arus keluar berkecepatan tinggi dari lubang hitam mempercepat pembentukan bintang, dan kemudian, pada fase kedua, arus keluar melambat. Beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang, awan gas runtuh akibat badai magnet lubang hitam supermasif, dan bintang-bintang baru lahir dengan kecepatan yang jauh melebihi apa yang terlihat miliaran tahun kemudian di galaksi normal, kata Silk. Pembentukan bintang melambat karena aliran keluar yang kuat ini memasuki kondisi konservasi energi, katanya, sehingga mengurangi ketersediaan gas untuk pembentukan bintang di galaksi.

“Kami mengira pada awalnya galaksi terbentuk ketika awan gas raksasa runtuh,” jelas Silk. “Kejutan terbesarnya adalah terdapat sebuah benih di tengah-tengah awan itu—sebuah lubang hitam besar—dan hal itu membantu dengan cepat mengubah bagian dalam awan itu menjadi bintang-bintang dengan kecepatan yang jauh lebih cepat dari yang kita perkirakan. Dan demikianlah galaksi-galaksi pertama sangat cemerlang.”

Tim berharap pengamatan teleskop Webb di masa depan dengan jumlah bintang dan lubang hitam supermasif yang lebih tepat di alam semesta awal akan membantu mengkonfirmasi perhitungan mereka. Silk berharap pengamatan ini juga akan membantu para ilmuwan mengumpulkan petunjuk lain tentang evolusi alam semesta.

“Pertanyaan besarnya adalah, apa awal mula kita? Matahari adalah salah satu dari 100 miliar bintang di galaksi Bima Sakti, dan juga terdapat lubang hitam besar di pusatnya. Apa hubungan keduanya?” dia berkata. “Dalam setahun, kita akan memiliki data yang jauh lebih baik dan mulai mendapatkan jawaban atas banyak pertanyaan kita.”

Penulisnya termasuk Colin Norman dan Rosemary FG Wyse dari Johns Hopkins; Mitchell C. Begelman dari Universitas Colorado dan Institut Standar dan Teknologi Nasional; dan Adi Nusser dari Institut Teknologi Israel.

Informasi lebih lanjut:
Joseph Silk dkk., Mana yang Lebih Dulu: Lubang Hitam Supermasif atau Galaksi? Pengamatan dari JWST, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1bf0

Disediakan oleh Universitas Johns Hopkins

Kutipan: Mana yang lebih dulu: Lubang hitam atau galaksi? (2024, 10 Februari) diambil 11 Februari 2024 dari https://phys.org/news/2024-02-black-holes-galaxies.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Kecuali untuk tindakan bonafid apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.