Astronom Tangkap Basah Lubang Hitam Saat Makan Awan Molekul Gas Dingin

Ini adalah gambar komposit Abell 2957, termasuk gambar latar belakang yang diambil oleh Hubble Space Telescope dan gambar latar depan merah dari teleskop radio ALMA yang menunjukkan distribusi gas karbon monoksida di dalam dan sekitar Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy. Gambar insert menunjukkan "bayangan" dari lubang hitam supermasif yang tampaknya makan awan dingin dari gas molekul.

AstroNesia ~ Sebuah lubang hitam raksasa yang lapar tampaknya sedang makan dengan lahap di atas gumpalan awan dingin di pusat galaksi jauh, seperti yang ditemukan dalam studi baru ini. Kebiasaan makan lubang hitam memberi petunjuk tentang bagaimana lubang hitam di seluruh alam semesta dapat tumbuh.

Hampir di seluruh inti galaksi kalau tidak semua, memiliki lubang hitam supermasif yang memiliki massa jutaan sampai miliaran kali massa Matahari. Lubang hitam tumbuh dengan menelan gas, debu dan apa pun yang jatuh pada mereka (para ilmuwan menyebut proses ini "akresi" atau pertumbuhan).


Masih banyak yang tidak diketahui tentang bahan bakar gas yang mentenagai pertumbuhan lubang hitam. Model ilmiah dari kebiasaan makan lubang hitam biasanya disederhanakan untuk menunjukkan aliran bola gas halus yang sangat panas.  

Namun, simulasi teori dan komputer terbaru telah memperkirakan bahwa pertumbuhan lubang hitam dari gas bukan didominasi oleh akumulasi acak gumpalan awan molekul yang sangat dingin, bahan yang sama yang memunculkan bintang. Namun, para peneliti tidak memiliki bukti jelas untuk prediksi ini, tetapi studi baru menawarkan contoh konkret.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang akresi gas lubang hitam, astronom melihat ke arah sekelompok galaksi yang dikenal sebagai Abell 2597. Cluster galaksi ini memiliki sekitar 50 galaksi.  

Para ilmuwan kemudian memusatkan perhatiannya pada sebuah galaksi tunggal di dekat inti Abell 2597, dikenal sebagai Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy, menggunakan Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) di Chili. galaksi ini terletak sekitar 1,23 miliar tahun cahaya dari Bumi. Para peneliti menghasilkan peta 3D dari lokasi dan gerakan gas dingin di dekat pusat galaksi elips raksasa ini dengan sensitivitas dan detail yang sangat tinggi.

Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy memiliki bentang 97.000 tahun cahaya da memiliki kandungan tidak hanya gas hangat terionisasi tetapi juga gas molekul yang jauh lebih dingin yang setara dengan 1,8 miliar kali massa matahari. Para ilmuwan mengatakan bahwa gas hangat tampaknya mengelilingi awan gas dingin seperti kulit; daerah luar awan ini mungkin dipanaskan oleh radiasi dari lingkungan mereka.

Para ilmuwan langsung mengamati hujan gumpalan awan gas molekul dingin yang bergerak menuju inti dari Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy dengan kecepatan sekitar 671.000 mph (1 juta km / jam). Awan ini mungkin membentang sampai puluhan tahun cahaya, dengan massa sekitar 100.000 sampai 1 juta kali massa matahari, dan kemungkinan posisinya berada beberapa ratus tahun cahaya dari lubang hitam di pusat  galaksi.

Dalam kondisi yang tepat, awan ini memunculkan bayangan ketika latar belakangnya ada gas terang yang sangat panas dekat lubang hitam. (Penelitian sebelumnya menemukan bahwa lubang hitam di inti Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy berukuran sekitar 300 juta kali massa matahari.)

Seiring waktu, "jika awan benar-benar yang dekat dengan lubang hitam, kita harusnya dapat melihat mereka bergerak secara fisik pada rentang waktu manusia - yaitu, enam bulan sampai beberapa tahun," kata Tremblay. "Kami mungkin benar-benar akan melihat film dari akresi dingin lubang hitam! Itu akan sangat keren."



Temuan ini menunjukkan bahwa lubang hitam supermasif mungkin tidak tumbuh dengan terus melahap gas. "Jika awan molekul dingin ini berumur panjang dan umum di galaksi masif, mungkin pemahaman kita tentang pertumbuhan lubang hitam perlu dipertimbangkan kembali," kata Tremblay.

Jika awan ini tertelan langsung ke lubang hitam supermasif Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy, maka lubang hitam ini dapat meningkatkan massanya hingga beberapa massa matahari per tahun, para peneliti memperkirakan. Namun, jika awan bergerak spiral ke dalam lubang hitam, maka mungkin pertumbuhannya lebih lambat, kata Tremblay.

Studi ini diterbitkan dalam Jurnal Nature.