Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) telah menghasilkan gambar paling jelas dari wilayah di sekitar lubang hitam supermasif, menyelesaikan perdebatan selama puluhan tahun tentang apa yang menyebabkan kecerahan inframerah yang tidak biasa di dekat mesin galaksi ini. Data baru dari JWST mengonfirmasi bahwa kelebihan cahaya ini bukan berasal dari material yang dikeluarkan oleh lubang hitam, melainkan dari debu dan gas yang secara aktif jatuh ke lubang hitam tersebut. Penemuan ini menyempurnakan pemahaman kita tentang bagaimana lubang hitam tumbuh, dan bagaimana pengaruhnya terhadap galaksi yang ditinggalinya.
Teka-teki Emisi Inframerah
Selama lebih dari 20 tahun, para astronom telah mengamati kelebihan radiasi infra merah yang tidak terduga di sekitar lubang hitam supermasif (SMBH) di galaksi aktif. Teori yang ada menyatakan bahwa kecerahan ini berasal dari arus keluar yang sangat panas – aliran materi yang terlempar jauh dari sekitar lubang hitam. Namun, penjelasan ini tidak pernah sepenuhnya sesuai dengan pengamatan.
Terobosan JWST di Circinus Galaxy
Sebuah studi baru-baru ini, yang diterbitkan di Nature Communications, menggunakan JWST untuk memeriksa galaksi Circinus, yang terletak 13 juta tahun cahaya dari Bumi. Dengan menggabungkan pencitraan tajam JWST dengan pengamatan di darat, para peneliti menemukan bahwa sekitar 87% kelebihan emisi inframerah berasal dari piringan material yang berputar ke dalam SMBH. Piringan ini, yang dikenal sebagai piringan akresi, terbentuk ketika gas dan debu jatuh ke lubang hitam, dipanaskan hingga suhu ekstrim oleh gaya gravitasi.
Tim menggunakan aperture masking interferometer (AMI) JWST untuk menggandakan resolusi teleskop secara efektif, sehingga menghasilkan kejernihan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Seperti yang dijelaskan oleh Joel Sanchez-Bermudez, astrofisikawan di National University of Mexico, hal ini setara dengan mengamati dengan teleskop 13 meter, bukan ukuran standar Webb yang berukuran 6,5 meter.
Lubang Hitam: Donat, Disk, dan Dinamika
Lubang hitam aktif memakan cincin gas dan debu yang menyerupai donat (disebut torus). Saat material jatuh ke dalam lubang hitam, ia membentuk piringan akresi yang lebih tipis dan berputar lebih cepat. Gesekan di dalam piringan ini menghasilkan panas dan cahaya yang hebat, sehingga mengaburkan lubang hitam itu sendiri.
Lubang hitam tidak menghabiskan segalanya; mereka juga mengeluarkan sejumlah materi melalui jet atau angin. Memahami interaksi antara aliran masuk dan aliran keluar ini sangat penting untuk menentukan bagaimana lubang hitam mengumpulkan materi, memengaruhi pembentukan bintang, dan pada akhirnya membentuk galaksi induknya.
Implikasi dan Penelitian Masa Depan
Temuan JWST menghilangkan ketidakpastian yang sudah lama ada mengenai sumber emisi inframerah. Hal ini juga menyoroti kekuatan interferometri untuk mempelajari lingkungan ekstrim. Para peneliti sekarang akan menerapkan teknik ini pada SMBH aktif lainnya, untuk menentukan apakah dominasi emisi berbasis disk bersifat universal.
Pengamatan di masa depan akan mencoba untuk mengkonfirmasi apakah proses akresi ini menekan pembentukan bintang di wilayah pusat Circinus. Penelitian ini menunjukkan kemampuan unik JWST untuk mengungkap detail yang belum pernah terlihat sebelumnya di lingkungan paling ekstrem di alam semesta.
Penemuan ini menandai langkah maju yang signifikan dalam memahami dinamika kompleks lubang hitam dan perannya dalam evolusi galaksi.
