 |
| The COSMOS Legacy Survey menunjukkan data yang telah memberikan bukti keberadaan black hole menengah (IMBHs). (sumber: nasa.gov) |
Penelitian baru ini berasal dari dua studi terpisah, masing-masing menggunakan data dari NASA Chandra X-Ray Observatory dan teleskop lainnya.
Lubang hitam yang mengandung antara sekitar seratus dan beberapa ratus ribu kali masa Matahari disebut "Lubang hitam perantara", atau IMBHs. Ini karena massa mereka menempatkan mereka di antara lubang hitam yang terdokumentasi dengan baik dan sering diteliti pada salah satu ujung skala massa dan "lubang hitam supermasif" yang ditemukan di daerah pusat galaksi masif di sisi lain.
Sementara beberapa IMBHs yang menarik telah dilaporkan dalam beberapa tahun terakhir, para astronom masih mencoba untuk menentukan seberapa umum mereka dan apa yang mereka ajarkan kepada kita tentang pembentukan lubang hitam supermasif pertama.
Satu tim peneliti yaitu Chandra COSMOS-Legacy Survey dimana tim tersebut dibentuk untuk mempelajari galaksi kerdi, yang mengandung kurang dari satu persen jumlah massa di bintang seperti Bima Sakti kita. (COSMOS adalah singkatan dari Cosmic Evolution Survey). Karakterisasi galaksi ini diaktifkan oleh dataset yang tersedia untuk bidang COSMOS pada panjang gelombang yang berbeda, termasuk data dari NASA dan ESA teleskop.
Data Chandra sangan penting untuk pencarian ini karena sumber sinar X-ray yang terang dan dekat dengan titip pusat galaksi adalah tanda yang menunjukkan adanya lubang hitam. Sinar-X dihasilkan oleh gas yang dipanaskan hingga jutaan derajat oleh gaya gravitasi dan magnet yang sangat besar di dekat lubang hitam.
"Kami mungkin telah menemukan bahwa galaksi kerdil merupakan surga bagi lubang hitam kelas menegah yang hilang ini," kata Mar Mezcua dari Institut Ilmu Luar Angkasa di Spanyol yang memimpin salah satu penelitian. "Kami tidak menemukan "beberapa IMBH-kami mungkin telah menemukan lusinan".
Timnya mengidentifikasi empat puluh lubang hitam yang tumbuh di galaksi kerdil. Dua belas dari mereka berada pada jarak lebih dari lima miliar tahun cahaya dari Bumi dan yang paling jauh berjarak 10,9 miliar tahun cahaya, lubang hitam paling jauh yang tumbuh di galaksi kerdi yang pernah terlihat. Salah satu galaksi kerdi ini adalah yan gpaling kecil yang ditemukan untuk menampun glubang hitam yang tumbuh di tengahnya.
Sebagian besar sumber-sumber ini mungkin IMBHs dengan massa yang sekitar sepuluh ribu hingga seratus ribu kali dari Matahari. Salah satu hasil penting dari penelitian ini adalah bahwa fraksi galaksi yang mengandung lubang hitam yang tumbuh lebih kecil untuk galaksi yang lebih kecil daripada untuk rekan-rekan mereka yang lebih besar.
Tim kedua yang dipimpin oleh Igor Chilingarian dari Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics (CfA) di Cambridge, Mass., Menemukan sampel penting yang terpisah dari IMBHs yang mungkin dalam galaksi yang lebih dekat dengan kita. Dalam sampel mereka, kandidat IMBH yang paling jauh adalah sekitar 2,8 miliar tahun cahaya dari Bumi dan sekitar 90% dari kandidat IMBH yang mereka temukan tidak lebih dari 1,3 miliar tahun cahaya jauhnya.
Dengan data dari Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Chilingarian dan koleganya menemukan galaksi dengan tanda tangan cahaya optik dari lubang hitam yang tumbuh dan kemudian memperkirakan massa mereka. Mereka memilih 305 galaksi dengan sifat-sifat yang menyarankan lubang hitam dengan massa kurang dari 300.000 kali Matahari yang bersembunyi di daerah pusat masing-masing galaksi ini.
Hanya 18 anggota dari daftar ini berisi pengamatan X-ray berkualitas tinggi yang memungkinkan konfirmasi bahwa sumbernya adalah lubang hitam. Deteksi dengan Chandra dan dengan XMM-Newton diperoleh untuk sepuluh sumber, menunjukkan bahwa sekitar setengah dari 305 kandidat IMBH cenderung menjadi IMBHs yang valid. Massa untuk sepuluh sumber yang terdeteksi dengan pengamatan X-ray ditentukan antara 40.000 dan 300.000 kali massa Matahari.
"Ini adalah contoh lubang hitam massal menengah terbesar yang pernah ditemukan," kata Chilingarian. "Karunia lubang hitam ini dapat digunakan untuk mengatasi salah satu misteri terbesar dalam astrofisika."
IMBHs mungkin dapat menjelaskan bagaimana lubang hitam yang sangat besar, yang sangat supermasif, dapat terbentuk begitu cepat setelah Big Bang. Satu penjelasan utama adalah bahwa lubang hitam supermasif tumbuh dari waktu ke waktu dari lubang-lubang hitam kecil yang mengandung sekitar seratus kali massa Matahari. Sebagian dari benih ini harus bergabung untuk membentuk IMBHs. Penjelasan lain adalah bahwa mereka terbentuk sangat cepat dari runtuhnya awan gas raksasa dengan massa yang sama dengan ratusan ribu kali dari Matahari.
Mezcua dan timnya mungkin melihat bukti yang mendukung ide keruntuhan langsung, karena teori ini memprediksi bahwa galaksi yang kurang masif dalam sampel mereka harus lebih kecil kemungkinannya mengandung IMBHs.
"Bukti kami hanya tidak langsung karena mungkin bahwa IMBHs sama umumnya dalam galaksi yang lebih kecil tetapi mereka tidak mengkonsumsi cukup materi untuk dideteksi sebagai sumber-sumber X-ray", kata rekan penulis Mezcua, Francesca Civano dari CfA.
Tim Chilingarian memiliki kesimpulan yang berbeda.
"Kami berpendapat bahwa hanya kehadiran lubang hitam massa menengah dalam kisaran massa yang kami deteksi menunjukkan bahwa lubang hitam yang lebih kecil dengan massa sekitar seratus Suns ada," kata co-penulis Chilingarian, Ivan Yu. Katkov dari Moscow State University di Rusia. "Lubang hitam yang lebih kecil ini bisa menjadi bibit untuk pembentukan lubang hitam supermasif."
Kemungkinan lain adalah kedua mekanisme itu benar-benar terjadi. Kedua tim setuju bahwa untuk membuat kesimpulan yang kuat, diperlukan sampel lubang hitam yang jauh lebih besar dengan menggunakan data dari satelit masa depan. Makalah oleh Mar Mezcua dan rekannya diterbitkan dalam terbitan Agustus Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society dan tersedia online . Makalah oleh Igor Chilingarian baru-baru ini diterima untuk publikasi di The Astrophysical Journal dan tersedia online .
