DESI Temukan Harta Karun Ribuan Lubang Hitam!

Kabar gembira! Para astronom menemukan harta karun berupa lubang hitam aktif di galaksi katai dan lubang hitam massa menengah.

Lubang hitam. Monster pelahap materi yang jadi akhir kehidupan bintang masif. Tapi monster ini juga ada di pusat galaksi-galaksi besar. Ada banyak lubang hitam kecil massa bintang yang sudah ditemukan, dan para astronom juga sudah menemukan banyak lubang hitam supermasif. Tapi bagaimana dengan lubang hitam yang massanya tidak terlalu kecil dan tidak terlalu masif?

Sampai saat ini, para astronom telah menemukan beberapa kandidat lubang hitam massa menengah yang tersebar di seluruh alam semesta. Meskipun demikian, para astronom masih mempertanyakan keberadaannya.  Tapi jangan kuatir, bukti-bukti mulai terkumpul. 

Kumpulan Data Terbanyak

Kali ini bukan hanya beberapa tapi para astronom menemukan harta karun berupa lubang hitam massa menengah. Penemuan ini sekaligus jadi sampel data terbesar dari kandidat lubang hitam massa menengah maupun galaksi katai dengan lubang hitam aktif di pusatnya. Tak hanya itu, penemuan ini tiga kali lipat sensus lubang hitam massa menengah maupun galaksi katai dengan lubang hitam aktif.  Dan semua itu diperoleh dari data awal DESI atau Dark Energy Spectroscopic Instrument.

Penemuan ganda ini tidak hanya memperluas pemahaman terkait populasi lubang hitam di Alam Semesta, melainkan juga membuka jalan untuk mempelajari pembentukan lubang hitam pertama di Alam Semesta dan perannya dalam evolusi galaksi. 

Data awal DESI berasal dari data validasi survei dan 20% data pengamatan tahun pertama. Hanya dari data awal saja, para astronom bisa memperoleh dataset spektrum dari 410.000 galaksi, termasuk 115.000 galaksi katai. Galaksi katai adalah galaksi-galaksi kecil yang dihuni oleh ribuan hingga miliaran bintang serta sangat sedikit gas. 

Berburu Lubang Hitam di Galaksi Katai

Di pusat galaksi masif seperti Bimasakti berdiam lubang hitam supermasif. Tapi, kehadiran lubang hitam di galaksi massa rendah masih belum jelas. Untuk menemukan lubang hitam saja sudah sulit, apalagi mengidentifikasinya di galaksi katai. Jika galaksi katai memiliki lubang hitam di pusatnya, maka lubang hitam itu pastinya berukuran lebih kecil dan massanya juga lebih rendah dibanding lubang hitam supermasif. Tantangannya, instrumen yang masih terbatas untuk mendeteksi wilayah pusat galaksi yang dihuni oleh monster lubang hitam tersebut. 

Tapi, lubang hitam aktif di pusat galaksi katai lebih mudah dideteksi.

Lubang hitam aktif di sini mengacu pada aktivitas lubang hitam melahap materi di sekelilingnya. Ketika lubang hitam di pusat galaksi mulai menarik materi, maka ia akan melepaskan energi dalam jumlah besar ke area sekelilingnya dan mengubahnya menjadi pusat galaksi aktif. Jika ini terjadi, para astronom bisa mengidentifikasi kehadiran lubang hitam di pusat galaksi katai.  

Dari data awal DESI, para astronom berhasil mengidentifikasi 2500 kandidat galaksi katai yang diduga memiliki pusat galaksi aktif (AGN). Persentase galaksi katai yang memiliki AGN lebih tinggi (2%) dibandingkan sensus sebelumnya (sekitar 0,5%). Gasil ini menunjukkan masih banyak lubang hitam massa rendah yang belum teridentifikasi sebelumnya.

Lubang Hitam Massa Menengah

Data awal DESI ternyata masih menyimpan harta karun lainnya. Ada 300 kandidat lubang hitam massa menengah yang berhasil diidentifikasi dari data awal DESI. 

Selama ini ada mata rantai yang hilang antara lubang hitam massa rendah yang ringan (massa kurang dari 100 massa Matahari) dan lubang hitam supermasif yang massanya lebih dari satu juta massa Matahari. 

Lubang hitam massa menengah memang jadi misteri. Meskipun demikian, para astronom meyakini kalau lubang hitam massa menengah merupakan relik lubang hitam pertama yang terbentuk di awal Alam Semesta serta bibit lubang hitam supermasif di pusat galaksi-galaksi besar. Sebelumnya, hanya ada 100-150 lubang hitam massa menengah yang sudah ditemukan. Tentunya penemuan populasi lubang hitam massa menengah oleh DESI jadi pembawa perubahan yang dudah ditunggu-tunggu di masa depan. 

Umumnya, lubang hitam yang ditemukan dalam galaksi katai merupakan lubang hitam massa menengah. Namun, menariknya, hanya 70 kandidat lubang hitam massa menengah yang masuk dalam masuk kategori Galaksi Katai dengan pusat galaksi aktif. 

Penemuan ini sekaligus memunculkan pertanyaan tentang pembentukan lubang hitam dan evolusinya dalam galaksi. Apakah ada hubungan antara mekanisme pembentukan lubang hitam dan jenis galaksi yang mereka tempati? Dari banyaknya kandidat baru yang berhasil ditemukan, para astronom bisa mempelajari peran penting lubang hitam dalam evolusi galaksi.

Sekilas DESI

DESI merupakan instrumen canggih yang mampu menangkap cahaya dari 5.000 galaksi secara bersamaan. Untuk pengamatan, DESI dipasang pada Teleskop 4 meter Nicholas U. Mayall di Observatorium Nasional Kitt Peak, yang merupakan bagian dari program NSF NOIRLab. Saat ini DESI sudah memasuki tahun ke-4 dari 5 tahun rencana pengamatan untuk survei langit. Misi DESI adalah mengamati 40 juta galaksi dan kuasar di akhir masa pengamatannya. 

Proyek DESI merupakan kolaborasi internasional yang melibatkan lebih dari 900 peneliti dari lebih dari 70 institusi di seluruh dunia. Proyek ini dikelola oleh DOE’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).