Penemuan Quasar dengan Angin Kuat di Galaksi Paling Awal Menghentikan Pembentukan Bintang

PARA astronom menemukan 'angin' paling awal dan kuat sebesar galaksi yang berasal dari quasar yang didukung oleh lubang hitam supermasif yang sedang aktif menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST). Angin kuat ini mendorong gas dan debu dari galaksinya dengan kecepatan luar biasa, menghentikan pembentukan bintang di galaksi tersebut.

Quasar ini, yang diberi nama J1007+2115, begitu jauh sehingga terlihat seperti saat alam semesta baru berusia sekitar 700 juta tahun setelah Big Bang, ketika alam semesta yang berusia 13,8 miliar tahun baru mencapai sekitar 5% dari usia saat ini. Meskipun hal ini menjadikan J1007+2115 sebagai quasar ketiga paling awal yang pernah terlihat, ini adalah quasar paling awal yang diamati dengan angin kuat sebesar galaksi yang mengalir darinya.

Aliran dari quasar ini tidak hanya luar biasa karena usianya yang kuno. Angin dari J1007+2115 membentang sejauh 7.500 tahun cahaya dari lubang hitam di pusatnya, setara dengan sekitar 25 sistem tata surya yang berjajar berdampingan. Materi yang mereka dorong setiap tahun setara dengan 300 kali massa matahari, dengan kecepatan yang setara dengan 6.000 kali kecepatan suara, menurut para peneliti.

Baca juga : Penemuan Karbon Dioksida dan Hidrogen Peroksida di Permukaan Charon oleh Teleskop James Webb

"Ini adalah quasar ketiga paling awal dan paling jauh yang didukung oleh lubang hitam supermasif yang sedang aktif yang diketahui hari ini," kata pemimpin tim penemuan sekaligus peneliti dari Universitas Arizona, Weizhe Liu, kepada Space.com. "Sejauh yang kami ketahui, angin quasar berskala galaksi ini adalah yang paling awal diketahui saat ini."

Angin dari lubang hitam supermasif yang aktif ini bahkan mungkin cukup kuat untuk "membunuh" galaksi induknya dengan menghancurkan materi yang dibutuhkan untuk membentuk bintang-bintang baru.

Bagaimana lubang hitam supermasif menghasilkan angin

Diperkirakan semua galaksi besar memiliki lubang hitam supermasif di intinya, dengan massa antara jutaan hingga miliaran kali massa matahari. Namun, tidak semua lubang hitam ini menggerakkan quasar, sumber cahaya paling terang di alam semesta.

Baca juga : Astronom Menemukan Semburan Jet Kembar Terbesar dari Lubang Hitam

Hal ini karena beberapa lubang hitam supermasif tidak dikelilingi oleh gas dan debu dalam jumlah besar yang dapat mereka makan. Misalnya, lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita, Sagitarius A* (Sgr A*), tenang dan redup.

Lubang hitam supermasif lainnya dikelilingi oleh materi yang melimpah yang berputar di sekitarnya dalam awan datar yang disebut piringan akresi yang secara bertahap memberi makan lubang hitam tersebut. Pengaruh gravitasi yang sangat kuat dari lubang hitam pusat menyebabkan gesekan hebat di dalam piringan akresi, memanaskan materi tersebut dan menyebabkan cahaya yang sangat terang.

Wilayah-wilayah ini, yang disebut inti galaksi aktif (AGN), begitu terang sehingga dapat mengalahkan cahaya gabungan dari setiap bintang di galaksi sekitarnya. Ketika terlihat dari jarak yang sangat jauh, wilayah-wilayah ini disebut "quasar."

Baca juga : Teleskop James Webb Temukan Lubang Hitam Tertua

Radiasi kuat yang dipancarkan oleh piringan akresi juga memiliki efek lain: Ia mendorong materi seperti gas dan debu dari sekitar AGN. Angin quasar ini juga dapat mendorong gas dan debu dari galaksi yang menjadi inang quasar.

Dengan bantuan JWST, para peneliti dapat melihat bahwa materi dalam angin quasar dari J1007+2115 bergerak dengan kecepatan yang luar biasa, yakni 4,7 juta mil per jam (7,6 juta km per jam). Seperti yang bisa Anda bayangkan, angin yang begitu kuat dan luas membawa sejumlah besar materi. Liu mengatakan bahwa angin quasar dari J1007+2115 membawa materi dengan massa setara dengan 300 kali massa matahari setiap tahun.

Galaksi yang menjadi rumah bagi J1007+2115 kaya akan gas molekul padat dan debu, yang merupakan bahan dasar pembentukan bintang, seperti yang dilihat oleh JWST. Galaksi tersebut membentuk bintang pada laju sekitar 80 hingga 250 massa matahari setiap tahun. 

Baca juga : Astronom Temukan Lubang Hitam Purba Tertua, Berusia Miliaran Tahun

Namun, cahaya dari galaksi itu telah melakukan perjalanan ke kita selama 13,1 miliar tahun, yang berarti kemungkinan besar sekarang sudah sangat berbeda. Khususnya, berkat angin quasar ini, aktivitas pembentukan bintang mungkin tidak berlangsung lama.

Pembersihan gas dan debu melalui angin quasar ini juga akan memutus pasokan makanan bagi lubang hitam supermasif yang menggerakkannya. Ini berarti bahwa pertumbuhan lubang hitam supermasif, yang massanya diperkirakan setara dengan 1 miliar kali massa matahari, mungkin juga telah terhenti.

"Angin tersebut mendorong sejumlah besar gas ke luar," kata Liu. "Ini mungkin menekan aktivitas pembentukan bintang di galaksi, yang membutuhkan gas untuk membentuk bintang, serta pertumbuhan lubang hitam supermasif itu sendiri, yang juga membutuhkan gas untuk diakresi."

Ini bisa berarti bahwa galaksi awal ini sekarang adalah galaksi mati dan tidak tumbuh banyak sebagai akibat dari bahan pembentuk bintangnya yang telah tersapu habis dan pembentukan bintangnya yang terhenti.

Tim peneliti belum selesai meneliti angin quasar dan menyelidiki pengaruhnya pada galaksi-galaksi inangnya. Mereka akan terus mencari angin quasar lainnya dan mungkin menemukan lebih banyak lagi yang ada kurang dari satu miliar tahun setelah Big Bang.

"Kami sekarang bertujuan untuk mencari lebih banyak angin quasar berskala galaksi di alam semesta yang sangat awal dan mengenal sifat-sifatnya sebagai populasi," kata Liu.

Versi pra-cetak dari penelitian tim tersebut dapat ditemukan di repositori makalah arXiv. (space/Z-3)