Galaksi terbesar di langit tidak menghasilkan bintang sebagaimana mestinya. Ada sesuatu yang menghentikan mereka. Sebuah studi baru yang menggunakan XRISM menunjukkan bahwa kita mengetahui alasannya.
Angin lubang hitam adalah biang keladinya.
Penanda gravitasi supermasif ini biasanya mendapat tekanan untuk menarik benda ke dalamnya. Namun, mereka juga mendorong dengan sama kuatnya. Peneliti dari Universitas Michigan telah menemukan bahwa angin kencang yang dikeluarkan oleh lubang hitam ini menghilangkan bahan mentah yang dibutuhkan untuk kelahiran bintang.
Teori saat ini mengatakan bahwa galaksi-galaksi raksasa seharusnya memiliki massa bintang yang lebih besar daripada yang dimilikinya saat ini. Mereka kehilangan banyak hal. Kemana perginya? Itu terlempar ke luar angkasa.
Apa yang Dilihat XRism
XRISM adalah Misi Pencitraan dan Spektrimetri Sinar-X. Dipimpin oleh Badan Eksplorasi Dirgantara Jepang dengan mitra NASA dan ESA, diluncurkan pada tahun 2023 dan mulai mencari pada akhir tahun 2024.
Ini bukan hanya peningkatan teleskop. Resolusi energinya sekitar sepuluh kali lebih baik dibandingkan instrumen generasi terakhir.
Sebelum XRISM? Kami hanya dapat melihat garis besar aliran gas tersebut. Sekarang kita dapat menyelesaikan struktur yang bagus. Kita bisa melihat geometrinya.
Xin “Cindy” Xiang, seorang mahasiswa doktoral di UM, menggunakan kejelasan baru untuk melihat NGC 4151—inti galaksi aktif terang yang berjarak lebih dari 50 juta tahun cahaya. Di jantungnya terdapat materi hitam supermasif yang sedang makan dengan lahap. Proses makan tersebut memanaskan gas menjadi plasma dan memutarnya menjadi piringan akresi yang terang.
“Bagaimana struktur dan geometrinya? Bagaimana dan kapan angin diluncurkan?”
Itu adalah pertanyaan-pertanyaan yang tidak bisa dijawab oleh teknologi lama. XRISM bisa.
Mekanismenya
Angin tidak terjadi secara acak. Tampaknya mereka didorong oleh gaya magnetosentrifugal. Bayangkan jilatan api matahari dalam skala besar. Cakram yang berputar ini bertindak seperti ketapel, melemparkan gas terionisasi menjauh dari pusatnya dengan kecepatan tinggi.
Jika angin tersebut cukup kencang, maka lingkungan tersebut akan dibersihkan. Tidak ada bahan bakar yang tersisa. Tidak ada bintang yang terbentuk.
Xiang dan Profesor Jon Miller sebelumnya telah menunjukkan bahwa angin di NGC 4152 dapat mencapai kecepatan yang cukup cepat untuk keluar dari galaksi sepenuhnya. Karya baru ini menunjukkan dengan tepat kapan mereka mulai bekerja.
Melacak “Cindicity”
Di sinilah semuanya menjadi berantakan.
Perilaku lubang hitam tidaklah statis. Itu berubah. Xiang menghabiskan waktu menganalisis ratusan hari data XRSM di NGC 4115. Dia mengamati kecerahan sinar-X berfluktuasi—mencari suar. Lalu dia melihat warnanya. Bukan warna visual. Tingkat energi. Sinar-X yang lebih keras atau lebih lembut.
Dia menggabungkan faktor-faktor ini menjadi satu metrik. Perpaduan kecerahan dan energi.
Miller menyarankan untuk menyingkat nama tersebut menjadi “cindicity”. Sebagian karena namanya Cindy. Juga karena kedengarannya aneh. Ini berhasil.
“Saya dapat memberi tahu Anda cindisitasnya dan Anda akan mengetahuinya jika Anda melihat angin kencang.”
Itulah kegunaannya. Anda tidak perlu observasi berbulan-bulan lagi. Anda mengambil fotonya, mengukur indeksnya, dan mengetahui apa yang dilakukan lubang hitam dengan knalpotnya.
Penundaan
Inilah kejutannya.
Angin terkuat tidak terjadi saat suar paling terang.
Xiang mendapati mereka tertinggal. Arus keluar tercepat terjadi sekitar 10.000 Detik kemudian. Sekitar tiga jam. Hasil rontgennya keras dan redup, lalu angin bertiup kencang.
Ini adalah tautan waktu langsung yang pertama. Antara cahaya yang kita lihat dan gas yang kita duga sedang terbang.
Kenapa tiga jam? Mengapa tidak nol? Mungkin mekanismenya perlu waktu untuk pulih. Mungkin energi tersebut membangun tekanan sebelum memecah tegangan permukaan.
Kami punya jam sekarang. Kita hanya perlu menunggu tick berikutnya untuk melihat apakah cocok dengan galaksi lain. Jika ya, model evolusi galaksi kita menjadi kurang teoretis.
Tapi tunggu. Apakah ini universal? Atau bagaimana NGC 415 suka bermain?
