Terdapat lubang hitam supermasif di tengah hampir setiap galaksi di Alam Semesta. Bagaimana mereka sampai di sana? Apa hubungan antara lubang hitam raksasa ini dan galaksi yang mengelilinginya?
Setiap kali ahli astronomi melihat lebih jauh di Alam Semesta, mereka menemui misteri baru. Misteri ini memerlukan semua alat dan teknik baru untuk difahami. Misteri ini membawa kepada lebih banyak misteri. Apa yang saya katakan ialah kura-kura misteri hingga ke bawah.
Salah satu yang paling menarik adalah penemuan quasar, memahami apa itu, dan pembukaan misteri yang lebih mendalam, dari mana asalnya?
Seperti biasa, saya mendahului diri saya, jadi pertama-tama, mari kita kembali dan membincangkan penemuan quasar.
Kembali pada tahun 1950-an, para astronom mengimbas langit menggunakan teleskop radio, dan menjumpai sekumpulan objek pelik di Alam Semesta yang jauh. Mereka sangat terang, dan sangat jauh; beratus juta atau bahkan bilion tahun cahaya. Yang pertama ditemui di spektrum radio, tetapi dari masa ke masa, para astronom mendapati lebih banyak lagi yang menyala di spektrum yang dapat dilihat.
Ahli astronomi Hong-Yee Chiu mencipta istilah "quasar", yang merupakan singkatan dari objek kuasi bintang. Mereka seperti bintang, bersinar dari sumber titik tunggal, tetapi mereka jelas bukan bintang, menyala dengan lebih banyak sinaran daripada seluruh galaksi.
Selama beberapa dekad, para astronom membingungkan sifat quasar, mengetahui bahawa mereka sebenarnya lubang hitam, aktif memberi makan dan mengeluarkan radiasi, yang dapat dilihat berbilion tahun cahaya.
Tetapi mereka bukan lubang hitam besar, yang diketahui berasal dari kematian bintang gergasi. Ini adalah lubang hitam supermasif, dengan berjuta-juta atau bahkan berbilion kali jisim Matahari.
Sejak tahun 1970-an, para astronom mempertimbangkan kemungkinan ada lubang hitam supermasif ini di tengah-tengah banyak galaksi lain, bahkan Bima Sakti.
Pada tahun 1974, para astronom menemui sumber radio di pusat Bima Sakti yang memancarkan radiasi. Ini berjudul Sagittarius A *, dengan tanda bintang yang bermaksud "menarik", baik, dalam perspektif "atom teruja".
Ini akan sesuai dengan pelepasan lubang hitam supermasif yang tidak aktif memakan bahan. Galaksi kita sendiri mungkin pernah menjadi quasar pada masa lalu, atau di masa depan, tetapi sekarang, lubang hitam kebanyakannya sunyi, selain dari sinaran halus ini.
Ahli astronomi perlu yakin, jadi mereka melakukan tinjauan terperinci mengenai pusat Bima Sakti di spektrum inframerah, yang memungkinkan mereka melihat melalui gas dan debu yang menutupi inti dalam cahaya yang dapat dilihat.
Mereka menemui sekumpulan bintang yang mengorbit S-bintang Sagittarius, seperti komet yang mengorbit Matahari. Hanya lubang hitam dengan berjuta-juta kali jisim Matahari yang dapat memberikan jenis jangkar graviti untuk mencambuk bintang-bintang ini di orbit yang pelik.
Tinjauan lebih lanjut mendapati lubang hitam supermasif di jantung Galaksi Andromeda, sebenarnya, seolah-olah raksasa ini berada di pusat hampir setiap galaksi di Alam Semesta.
Tetapi bagaimana bentuknya? Dari mana asalnya? Adakah galaksi terbentuk terlebih dahulu, dan menyebabkan lubang hitam terbentuk di tengahnya, atau apakah lubang hitam terbentuk, dan membangun galaksi di sekitarnya?
Sehingga baru-baru ini, ini sebenarnya masih merupakan salah satu misteri besar yang belum dapat diselesaikan dalam astronomi. Oleh itu, para astronom telah melakukan banyak penyelidikan, menggunakan pemerhatian yang lebih sensitif, membuat teori mereka, dan sekarang mereka mengumpulkan bukti untuk membantu mencapai dasar misteri ini.
Ahli astronomi telah mengembangkan dua model bagaimana struktur skala besar Alam Semesta bersatu: atas ke bawah dan bawah ke atas.
Dalam model top down, keseluruhan supercluster galaksi terbentuk sekaligus dari awan hidrogen primordial yang besar yang tersisa dari Big Bang. Bintang bernilai supercluster.
Ketika awan menyatukannya, ia berputar, mengeluarkan lingkaran yang lebih kecil dan galaksi kerdil. Ini boleh digabungkan kemudian untuk membentuk struktur yang lebih kompleks yang kita lihat sekarang. Lubang hitam supermasif akan terbentuk sebagai teras padat galaksi ini ketika mereka bersatu.
Sekiranya anda ingin melengkapkan fikiran anda, fikirkan taman asuhan kanak-kanak yang membentuk Matahari kita dan sekumpulan bintang lain. Bayangkan satu awan gas dan habuk yang membentuk sistem berbilang bintang di dalamnya. Lama kelamaan, bintang-bintang semakin matang dan saling menjauh antara satu sama lain.
Itu atas ke bawah. Satu peristiwa besar yang membawa kepada struktur yang kita lihat hari ini.
Dalam model bawah ke atas, poket gas dan debu dikumpulkan bersama menjadi jisim yang lebih besar dan lebih besar, akhirnya membentuk galaksi kerdil, dan bahkan kelompok dan superclusters yang kita lihat hari ini. Lubang hitam supermasif di jantung galaksi ditumbuhkan dari pertembungan dan penggabungan antara lubang hitam selama bertahun-tahun.
Sebenarnya, ini sebenarnya bagaimana ahli astronomi berfikir planet-planet di Sistem Suria terbentuk. Dengan kepingan debu yang menarik satu sama lain menjadi butiran yang lebih besar dan lebih besar sehingga objek berukuran planet terbentuk selama berjuta-juta tahun.
Bahagian bawah, bahagian-bahagian kecil bersatu.
Tidak lama selepas Big Bang, seluruh Alam Semesta sangat padat. Tetapi ketumpatan yang sama tidak ada di mana-mana. Fluktuasi kuantum kecil pada ketumpatan pada awalnya berkembang dalam pengembangan berbilion tahun ke dalam supercluster galaksi yang kita lihat hari ini.
Saya mahu berhenti dan membiarkan ini meresap ke otak anda sebentar. Terdapat variasi mikroskopik dalam kepadatan pada awal Alam Semesta. Dan variasi ini menjadi struktur ratusan juta tahun cahaya yang kita lihat sekarang.
Bayangkan kedua-dua kekuatan sedang bermain ketika pengembangan Alam Semesta berlaku. Di satu pihak, anda mempunyai graviti zarah yang saling menarik antara satu sama lain. Dan di sisi lain, anda mendapat pengembangan Alam Semesta yang memisahkan zarah antara satu sama lain. Ukuran galaksi, kelompok dan supercluster ditentukan oleh titik keseimbangan kekuatan lawan tersebut.
Sekiranya kepingan kecil bersatu, anda akan mendapat formasi bawah ke atas. Sekiranya kepingan besar disatukan, anda akan mendapat formasi dari atas ke bawah.
Apabila ahli astronomi melihat ke Alam Semesta pada skala terbesar, mereka melihat kelompok dan superclusters sejauh yang mereka dapat lihat - yang menyokong model atas ke bawah.
Sebaliknya, pemerhatian menunjukkan bahawa bintang pertama terbentuk hanya beberapa ratus juta tahun selepas Big Bang, yang menyokong bawah ke atas.
Jadi jawapannya adalah kedua-duanya?
Tidak, pemerhatian paling moden memberi kelebihan kepada proses dari bawah ke atas.
Kuncinya adalah bahawa graviti bergerak pada kelajuan cahaya, yang bermaksud bahawa interaksi graviti antara zarah-zarah yang menyebar satu sama lain diperlukan untuk mengejar ketinggalan cahaya.
Dengan kata lain, anda tidak akan mendapat bahan bernilai superkluster, hanya bahan bernilai bintang. Tetapi bintang-bintang pertama ini terbuat dari hidrogen dan helium tulen, dan boleh tumbuh jauh lebih besar daripada bintang-bintang yang kita ada sekarang. Mereka akan hidup dengan cepat dan mati dalam letupan supernova, mewujudkan lubang hitam yang jauh lebih besar daripada yang kita dapat hari ini.
Protogalaxies pertama berkumpul, mengumpulkan lubang hitam raksasa pertama ini dan bintang-bintang besar di sekitarnya. Dan kemudian, selama berjuta-juta dan berbilion tahun, lubang hitam ini bergabung berulang-ulang kali, mengumpulkan berjuta-juta bahkan berbilion kali jisim Matahari. Ini adalah bagaimana kita mendapat galaksi moden yang kita lihat sekarang.
Terdapat pemerhatian baru-baru ini yang menyokong kesimpulan ini. Awal tahun ini, ahli astronomi mengumumkan penemuan lubang hitam supermasif di pusat galaksi yang agak kecil. Dalam Bima Sakti kita sendiri, lubang hitam supermasif adalah 4.1 juta kali jisim Matahari, tetapi hanya berjumlah 0,01% daripada keseluruhan jisim galaksi.
Tetapi ahli astronomi dari University of Utah menemui dua galaksi ultra kompak dengan lubang hitam masing-masing 4.4 juta dan 5.8 juta kali jisim Matahari. Namun, lubang hitam menyumbang 13 dan 18 peratus jisim galaksi tuan rumah mereka.
Pemikirannya adalah bahawa galaksi-galaksi ini pernah normal, tetapi bertabrakan dengan galaksi-galaksi lain sebelumnya dalam sejarah Alam Semesta, dilucutkan bintang-bintang mereka dan kemudian dilancarkan untuk menjelajah kosmos.
Mereka adalah mangsa peristiwa penggabungan awal, bukti pembunuhan yang berlaku di Alam Semesta awal ketika penggabungan berlaku.
Kami selalu bercakap mengenai misteri yang belum dapat diselesaikan di Alam Semesta, tetapi inilah yang mula difahami oleh para astronom.
Nampaknya struktur Alam Semesta yang kita lihat hari ini terbentuk dari bawah ke atas. Bintang-bintang pertama bersatu menjadi protogalaxies, mati sebagai supernova untuk membentuk lubang hitam pertama. Struktur Alam Semesta yang kita lihat hari ini adalah hasil akhir pembentukan dan kehancuran berbilion tahun. Dengan lubang hitam supermasif bersatu dari masa ke masa.
Setelah teleskop seperti James Webb mula berfungsi, kita seharusnya dapat melihat potongan-potongan ini bersatu, di pinggir Alam Semesta yang dapat dilihat.
Podcast (audio): Muat turun (Tempoh: 11:06 - 3.8MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
Podcast (video): Muat turun (Tempoh: 11:06 - 143.0MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
