Jet Plasma Yang Mengintip Dari Kuasar 3C 279

Kolaborasi Teleskop Event Horizon merilis foto dari galaksi jauh yang memerlihatkan jet plasma atau semburan yang ditenagai oleh lubang hitam di sebuah galaksi jauh.

Ilustrasi kuasar 3C 279. Kredit: ESO/M. Kornmesser
Ilustrasi kuasar 3C 279. Kredit: ESO/M. Kornmesser

Masih ingat dengan Kolaborasi Teleskop Event Horizon (EHT)? Yup. Tidak salah. Tahun lalu, untuk pertama kalinya kita bisa melihat keberadaan lubang hitam, dari foto yang dihasilkan oleh kolaborasi teleskop radio terbesar di dunia ini. Yang dipotret adalah lubang hitam supermasif dekat di pusat galaksi M87 yang jaraknya 55 juta tahun cahaya.

Foto ini jelas menjadi yang paling ditunggu dan menjadi bukti sahih dari teori relativitas umum Einstein. Cahaya mengalami pembelokkan ketika berada dekat dengan benda yang luar biasa masif. Karena lubang hitam tidak memancarkan cahaya, maka yang bisa kita lihat dalam foto adalah cahaya yang mengalami pembelokkan dan tampak mengelilingi ruang kosong nan gelap. Area yang dipotret itu adalah horison peristiwa lubang hitam, yang jadi batas yang tak bisa kembali bagi materi atau apapun yang berada dekat lubang hitam.

Semburan Energi Tinggi dari 3C 279

Skema inti galaksi aktif. Kredit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Skema inti galaksi aktif. Kredit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Kali ini, tim kolaborasi EHT kembali merilis foto yang memerlihatkan semburan energi pada berbagai panjang gelombang di sebuah galaksi jauh. Foto itu diambil dari kuasar 3C 279 yang lokasinya 5 miliar tahun cahaya di rasi Virgo! Lebih jauh lagi dari M87 yang dipotret tahun lalu.

Galaksi ini dikategorikan sebagai kuasar karena memiliki inti galaksi aktif yang memancarkan radiasi sangat besar dan kuat yang bersumber dari lubang hitam. Selain itu, ketika ada gas jatuh ke dalam lubang hitam supermasif, cahaya itu berkedip. Energi yang dihasilkan oleh inti galaksi ini jauh lebih besar dari seluruh materi dalam galaksi jika digabungkan.

Energi yang sedemikian besar itu dilepaskan lewat sepasang jet yang menyemburkan materi dan energi dengan arah berlawanan meninggalkan pusat galaksi. Salah satu arah jet itu justru mengarah ke kita di Bumi. Jangan kuatir, lokasi 3C 279 itu 5 miliar tahun cahaya dari Bumi. Kita tidak akan terpengaruh oleh jet yang disemburkan pada semua panjang gelombang tersebut.

Foto 3C 279 ini bukan foto baru setelah memotret M87. Ini adalah foto yang diambil bulan April 2017 saat para ilmuwan sedang melakukan kalibrasi sistem teleskop radio di Bumi untuk mengamati M87. Kuasar 3C 279 menjadi sumber kalibrator karena inti galaksi aktif yang ditemukan tahun 1973 tersebut memiliki jet yang sangat terang dan yang bergerak sangat cepat.

Selain menjadi sumber kalibrator sebelum seluruh teleskop diarahkan ke M87, citra jet yang diambil dengan teknik interferometri yang menggabungkan teleskop radio dalam jejaring EHT ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana jet tersebut terbentuk.

Sejak ditemukan pada tahun 1973, C3 279 memang sudah berkali-kali dipotret sejak tahun 1971 oleh Rosemary Hill Observatory (RHO), dan diamati lebih lanjut pada tahun 1991 oleh  Compton Gamma Ray Observatory. Pengamatan lain juga dilakukan oleh  Fermi Space Telescope, Chandra X-ray Observatory, Very Long Baseline Array (VLBA), dan Global 3mm-VLBI Array (GMVA). Seluruh pengamatan tersebut tentu memberi pemahaman terkait apa yang terjadi di C3 279. Tapi, dengan instrumentasi yang lebih baik kita bisa memeroleh cerita yang lebih detil.

Inilah yang terjadi ketika EHT diarahkan ke C3 279. Teleskop radio yang digabungkan ini membentuk teleskop radio raksasa sebesar Bumi. Karena itu, resolusi yang diperoleh pun sangat tinggi yakni 20 mikro detik busur. Resolusi ini setara dengan kita bisa mengidentifikasi jeruk di Bulan dari Bumi. Jadi kita bisa melihat fitur sekecil 0,4 tahun cahaya pada jarak yang sangat jauh. Kira-kira setengah jalan di alam semesta yang sudah teramati.

Data yang dikumpulkan dari seluruh dunia kemudian dikirimkan ke superkomputer khusus di Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) dan Observatorium Haystack milik MIT. Data ini kemudian digabungkan, dikalibrasi, dan dianalisis oleh tim ahli. Hasil analisis kemudian digunakan oleh tim ilmuwan EHT untuk menghasilkan citra detil resolusi tinggi yang bisa diperoleh dari Bumi.

Ternyata, hasil analisis citra justru menyingkap cerita menarik tentang jet terang di inti galaksi aktif tersebut.

Jet yang tampak tegak Lurus

Struktur Jet plasma dalam berbagai panjang gelombang yang dipotret oleh beberapa teleskop radio seperti VLBI, GMVA, dan EHT. Kredit: J.Y. Kim (MPIfR), Boston University Blazar Program (VLBA dan GMVA), dan Event Horizon Telescope Collaboration
Struktur Jet plasma dalam berbagai panjang gelombang yang dipotret oleh beberapa teleskop radio seperti VLBI, GMVA, dan EHT. Kredit: J.Y. Kim (MPIfR), Boston University Blazar Program (VLBA dan GMVA), dan Event Horizon Telescope Collaboration

Pengamatan resolusi tinggi EHT pada 3C 279 tak hanya memerlihatkan jet yang dilepaskan dari pusat galaksi. Foto yang sangat detil membuat tim peneliti yang dipimpin oleh Jae Young-Kim dari MPIfR berhasil melacak asal mula jet tersebut ke piringan akresi untuk melihat bagaimana jet dan piringan materi tersebut beraksi.

Pada citra yang dirilis, foto dari EHT disandingkan dengan dua foto lain yang dipotret teleskop radio VLBA dan GMVA, dengan medan pandang yang lebih lebar.

Tampak ada dua gumpalan cahaya yang merepresentasikan emisi gelombang radio dari jet. Gumpalan bawah tampak memanjang searah gerak materi. Sementara itu gumpalan bagian atas justru tampak berbeda dan kedua gumpalan itu saling tegak lurus pada sudut yang tepat.

Area di mana ada dua gumpalan saling tegak lurus itulah dasar atau pangkal di mana jet dipancarkan. Lokasi di mana partikel mengalami percepatan sampai mendekati kecepatan cahaya. Di sini, yang tampak bagi pengamat, jet tersebut mengalami pembengkokkan di daerah pangkal. Fitur tegak lurus tersebut diinterpretasikan sebagai kutub dari piringan akresi di mana jet disemburkan.

Pengamatan selama beberapa hari berturut-turut memperlihatkan perubahan pada jet. Dalam waktu kurang dari seminggu gumpalan yang bawah tampak bergerak menjauh dari pusat galaksi. Selain itu, terjadi perubahan kecerlangan pada gumpalan bagian atas. Diduga, perubahan terjadi karena rotasi piringan akresi dan materi yang tercabik saat jatuh ke dalam lubang hitam.

Fenomena ini biasanya hanya bisa dibangun dalam metode numerik dan tidak pernah teramati. Dan sekarang EHT bisa mengamatinya, dari jarak 5 miliar tahun cahaya!

Hal menarik lain yang sudah disebutkan di awal, jet plasma 3C 279 ini tampak bergerak 20 kali kecepatan cahaya. Kenyataannya, memang jet plasma bergerak sangat cepat, hanya saja kecepatannya 99,5% kecepatan cahaya. Dengan kecepatan seperti ini, kita bisa melintasi Tata Surya hanya dalam beberapa jam.

Yang terjadi adalah ilusi optik. Ilusi ini muncul karena jet plasma bergerak sangat cepat hingga diduga ada gelombang kejut selama perjalanan atau terjadi ketidakstabilan dalam jet yang bengkok dan berputar. Peristiwa ini sekaligus menjadi penjelasan untuk pancaran energi tinggi pada sinar gamma.

Pengamatan ini bukan hasil akhir, Citra lubang hitam dan citra jet plasma merupakan awal perjalanan kolaborasi EHT. Pengamatan het plasma 3C 279 diharapkan bisa memberi jawaban darimana jet tersebut memeroleh sumber tenaga. Apakah memang ditenagai oleh lubang hitam, piringan akresi, atau justru dari keduanya.

Perjalanan EHT untuk mencari jawaban masih panjang tapi juga di masa depan, gambar lebih detil bisa diperoleh karena ada tambahan teleskop radio yang bergabung dengan kolaborasi EHT ini.

Bagaimanapun, alam semesta ini masih penuh misteri. Ketika jendela baru ke alam semesta dibuka, maka kita pun akan bertemu dengan sesuatu yang baru. Menyenangkan bukan?

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.