Lubang hitam besar yang berada di pusat galaksi boleh menjadi binatang lapar. Tetapi apa yang memaksa gas dan debu beberapa tahun cahaya terakhir masuk ke dalam lubang hitam supermasif ini?
Telah berteori bahawa penggabungan antara galaksi mengganggu gas dan debu di galaksi, dan memaksa perkara itu ke kawasan berdekatan lubang hitam. Iaitu, sehingga kajian baru-baru ini mengenai 140 galaksi yang menganjurkan Active Galactic Nuclei (AGN) - nama lain untuk lubang hitam aktif di pusat galaksi - memberikan bukti kuat bahawa banyak galaksi yang mengandungi AGN ini tidak menunjukkan tanda-tanda penggabungan masa lalu.
Kajian ini dilakukan oleh pasukan astronomi antarabangsa. Mauricio Cisternas dari Institut Astronomi Max Planck dan pasukannya menggunakan data dari 140 galaksi yang dicitrakan oleh balai cerap XMM-Newton. Galaksi yang mereka sampeli mempunyai pergeseran merah antara z = 0,3 - 1, yang bermaksud bahawa jaraknya antara sekitar 4 dan 8 miliar tahun cahaya (dan dengan itu, cahaya yang kita lihat dari mereka berusia sekitar 4-8 miliar tahun).
Mereka tidak hanya melihat gambar galaksi yang dimaksudkan; kecenderungan untuk mengklasifikasikan galaksi-galaksi yang menunjukkan nukleus aktif agar lebih terdistorsi daripada penggabungan mungkin merayap. Sebaliknya, mereka mencipta "kumpulan kawalan" galaksi, menggunakan gambar galaksi yang tidak aktif dari pergeseran merah yang sama dengan galaksi tuan rumah AGN. Mereka mengambil gambar dari Cosmic Evolution Survey (COSMOS), tinjauan dari wilayah langit yang luas dengan cahaya panjang berganda. Oleh kerana galaksi ini berasal dari pergeseran merah yang sama dengan yang mereka ingin kaji, mereka menunjukkan tahap yang sama dalam evolusi galaksi. Secara keseluruhan, mereka mempunyai 1264 galaksi dalam sampel perbandingan mereka.
Cara mereka merancang kajian ini melibatkan prinsip sains yang biasanya tidak digunakan dalam bidang astronomi: kajian buta. Cisternas dan pasukannya mempunyai 9 galaksi perbandingan - yang tidak mengandungi AGN - pergeseran merah yang sama untuk setiap 140 galaksi mereka yang menunjukkan tanda-tanda mempunyai nukleus aktif.
Apa yang mereka lakukan seterusnya adalah menghilangkan tanda nukleus aktif yang terang dalam gambar. Ini bermaksud bahawa galaksi dalam sampel 140 galaksi dengan AGN pada dasarnya muncul bahkan menjadi mata terlatih sebagai galaksi tanpa tanda-tanda AGN. Mereka kemudian menyerahkan galaksi kawalan dan gambar AGN yang diubah kepada sepuluh ahli astronomi yang berbeza, dan meminta mereka untuk mengklasifikasikan semuanya sebagai "diputarbelitkan", "diputarbelitkan secara sederhana", atau "tidak diputarbelitkan".
Oleh kerana ukuran sampel mereka cukup terkawal, dan penyimpangan di banyak galaksi akan terlalu halus untuk dikenali oleh komputer, otak manusia yang mencari corak adalah alat analisis gambar mereka pilihan. Ini mungkin terdengar biasa - sesuatu yang serupa sedang dilakukan dengan kejayaan besar dengan orang yang merupakan pengklasifikasi galaksi amatur di Galaxy Zoo.
Apabila galaksi bergabung dengan galaksi lain, penggabungan itu memutarbentuk bentuknya dengan cara yang dapat dikenal pasti - ia akan melengkapkan galaksi elips yang normal dan tidak berbentuk, dan jika galaksi itu berputar, lengan sepertinya sedikit "tidak dilepaskan". Sekiranya berlaku bahawa penggabungan galaksi adalah penyebab AGN yang paling mungkin, maka galaksi-galaksi dengan nukleus aktif lebih cenderung untuk menunjukkan penyimpangan dari penggabungan masa lalu ini.
Pasukan ini menjalani proses membutakan kajian ini untuk menghilangkan sebarang bias yang mungkin dilihat oleh mereka yang melihat gambar tersebut untuk mengklasifikasikan AGN sebagai lebih terdistorsi. Dengan kedua-duanya mempunyai ukuran galaksi yang cukup besar dan menghilangkan bias ketika menganalisis gambar, mereka berharap dapat menunjukkan secara pasti apakah korelasi antara AGN dan penggabungan wujud.
Keputusan? Galaksi-galaksi tersebut dengan Nukleus Galaktik Aktif tidak menunjukkan sebarang penyelewengan secara keseluruhan daripada galaksi-galaksi tersebut dalam sampel perbandingan. Seperti yang dinyatakan oleh penulis dalam makalah tersebut, "Penggabungan dan interaksi yang melibatkan host AGN tidak dominan, dan berlaku tidak lebih kerap daripada galaksi yang tidak aktif."
Ini bermaksud bahawa ahli astronomi tidak dapat menunjukkan penggabungan galaksi sebagai sebab utama AGN. Kajian menunjukkan bahawa sekurang-kurangnya 75% penciptaan AGN - sekurang-kurangnya antara 4-8 bilion tahun yang lalu - mestilah berasal dari sumber selain penggabungan galaksi. Kemungkinan calon untuk sumber ini termasuk: "gangguan galaksi", galaksi yang tidak bertembung, tetapi cukup dekat untuk mempengaruhi satu sama lain secara graviti; ketidakstabilan bar pusat di galaksi; atau perlanggaran awan molekul gergasi di dalam galaksi.
Mengetahui bahawa AGN tidak banyak disebabkan oleh penggabungan galaksi akan membantu ahli astronomi memahami dengan lebih baik pembentukan dan evolusi galaksi. Nukleus aktif dalam galaksi yang menjadi tuan rumahnya sangat mempengaruhi pembentukan galaksi. Proses ini dinamakan ‘maklum balas AGN’, dan mekanisme dan kesan yang dihasilkan dari interaksi antara tenaga yang mengalir keluar dari AGN dan bahan di sekitarnya di tengah galaksi masih menjadi topik kajian panas dalam astronomi.
Penggabungan pada masa lalu yang jauh lebih jauh dari 8 bilion tahun mungkin berkorelasi dengan AGN - kajian ini hanya mengesampingkan populasi galaksi ini - dan ini adalah persoalan yang akan dilancarkan oleh pasukan seterusnya, sementara menunggu tinjauan oleh Hubble Space Telescope dan Teleskop Angkasa James Webb. Kajian mereka akan diterbitkan dalam jurnal Astrophysical Journal terbitan 10 Januari, dan versi pra-cetak tersedia di Arxiv.
Sumber: Siaran berita HST, Institut Astronomi Max Planck, makalah Arxiv
