Setelah Setengah Abad, Astronom Akhirnya Mendeteksi Angin yang Hilang dari Sagittarius A*

Bagaimana yang tak terlihat menjadi terlihat

Melihat angin dari lubang hitam yang berjarak 26.000 tahun cahaya memerlukan pengamatan dua hal yang biasanya tidak muncul bersamaan: gas dingin yang tersapu, dan gas panas yang menyapunya. Tim berhasil melakukannya dengan menggabungkan dua pandangan yang saling melengkapi.

Mata radio ALMA untuk gas dingin. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) di Chile, yang merupakan kumpulan 66 antena radio, dapat menembus debu antarbintang untuk memetakan gas karbon monoksida dingin. Para peneliti menggunakan lima tahun pengamatan mendalam ALMA untuk membangun peta paling rinci yang pernah dibuat dari gas molekuler dalam radius sekitar satu parsec dari Sgr A*. Setelah mereka dengan hati-hati mengurangi pancaran radio terang dari lubang hitam itu sendiri, sebuah pola mencolok muncul: sebuah rongga kerucut yang jelas di dalam gas dingin, seolah-olah ada sesuatu yang menyapunya .

Penglihatan sinar-X Chandra untuk gas panas. Observatorium Sinar-X Chandra milik NASA memberikan potongan penting kedua. Di tempat ALMA melihat lubang, Chandra melihat pendar. Data sinar-X mengungkapkan bahwa wilayah berbentuk kerucut yang sama dipenuhi dengan plasma panas yang memancarkan sinar-X. Gas panas itu mengisi persis volume yang ditinggalkan oleh gas dingin .

Hamparan peta gas dingin ALMA berwarna oranye dan peta gas panas Chandra berwarna biru menghasilkan citra komposit yang nyaris tanpa keraguan: sebuah rongga kerucut, mengarah langsung menjauhi Sgr A*, dengan lubang hitam tepat berada di puncaknya. Inilah jejak dari angin panas yang diluncurkan dari aliran akresi di sekitar lubang hitam itu sendiri .

Mengapa bukan karena hal lain

Tim tidak hanya menemukan sebuah lubang—mereka menyingkirkan setiap kemungkinan penyebab alternatif yang masuk akal menggunakan morfologi dan energetika strukturnya .

Pusaran turbulen acak tidak akan menghasilkan kerucut simetris. Angin bintang dari gugusan bintang masif yang mengorbit di dekatnya tidak akan sejajar sempurna dengan lubang hitam dan mengukir rongga berskala parsec sebersih itu. Sisa supernova akan menunjukkan tanda kimia dan pola ekspansi yang berbeda, bukan kerucut 45 derajat yang berlabuh di Sgr A*. Lebih jauh lagi, energi yang dibutuhkan untuk membersihkan gas dingin sebanyak itu cocok dengan apa yang akan dihasilkan oleh angin piringan akresi yang lemah namun persisten dari waktu ke waktu, bukan ledakan singkat dari satu peristiwa eksplosif .

Bentuk, skala, dan struktur termalnya menunjuk pada satu mekanisme: angin panas dari Sgr A* yang secara aktif membersihkan lingkungannya secara real-time .

Anatomi angin

Dari gabungan data ALMA dan Chandra, para peneliti mengekstrak pengukuran tepat dari jejak angin ini :

• Arah: Kerucut mengarah menjauh dari Sgr A*, konsisten dengan angin yang diluncurkan ke luar sepanjang sumbu rotasi lubang hitam atau kutub aliran akresinya.
• Panjang: Setidaknya 1 parsec (sekitar 3,26 tahun cahaya). Ini adalah luas minimum dari wilayah yang dibersihkan; angin sejatinya mungkin mencapai lebih jauh lagi .
• Sudut bukaan: 45 derajat, yang memberikan rongga itu bentuk kerucut khasnya .
• Aktivitas: Angin ini digambarkan "aktif" dan sedang berlangsung, meskipun para peneliti mencatat bahwa ini bukanlah jet relativistik yang kuat. Mereka juga memperingatkan bahwa arah angin kemungkinan besar berubah-ubah seiring waktu .

Angin lubang hitam ini lebih merupakan semilir angin persisten daripada badai—tetapi dalam skala parsec dan rentang waktu kosmik, ia secara mendalam mengubah pusat galaksi .

Mengapa bisikan lubang hitam yang tenang itu penting

Sgr A* bisa dibilang adalah 'underachiever' kosmik. Tidak seperti inti galaksi aktif (AGN) brilian yang sinarnya melebihi seluruh galaksi, lubang hitam kita berada dalam keadaan tenang (quiescent), hanya mengakresi sedikit gas. Selama bertahun-tahun, para astronom bertanya-tanya apakah raksasa penurut seperti itu dapat menghasilkan angin yang terukur sama sekali.

Temuan ini menjawab pertanyaan itu dengan tegas. Seperti yang diungkapkan Mark Gorski, "Kecuali sebuah lubang hitam berada dalam ruang hampa sempurna, ia pasti meniupkan angin entah bagaimana caranya" . Deteksi ini menunjukkan bahwa angin lubang hitam tidak eksklusif untuk episode 'menyantap' yang dahsyat—ia adalah fitur fundamental, dan mungkin universal, dari proses akresi. Setiap lubang hitam, baik yang sedang berpesta atau berpuasa, berinteraksi dengan dan mengaduk lingkungannya .

Elena Murchikova menekankan kebenaran yang lebih luas: "Lubang hitam kita tidak unik, dan tempat kita di alam semesta juga tidak unik" . Fisika yang bekerja di 'halaman belakang' galaksi kita kemungkinan besar terjadi di pusat-pusat galaksi tenang lainnya yang tak terhitung jumlahnya, menyatukan pemahaman kita tentang bagaimana lubang hitam dari semua massa dan tingkat aktivitas memengaruhi inangnya .

Inilah esensi dari umpan balik lubang hitam: dengan memanaskan, mengeluarkan, atau mengaduk gas, sebuah lubang hitam pusat dapat mengatur pembentukan bintang dan membentuk evolusi seluruh galaksi. Penemuan angin Sgr A* menyediakan laboratorium terdekat dan paling rinci untuk mempelajari umpan balik dalam bentuknya yang paling lembut—sebuah proses yang, dalam AGN yang lebih kuat, dapat memadamkan pembentukan bintang di area seluas ratusan ribu tahun cahaya .

Perburuan setengah abad telah berakhir, tetapi pekerjaan sesungguhnya baru saja dimulai. Pengamatan di masa depan dengan ALMA, Chandra, dan Teleskop Luar Angkasa James Webb akan melacak bagaimana angin ini bervariasi, bagaimana ia berpasangan dengan aliran akresi yang diungkap oleh pengamatan kedip-dan-kobaran (flicker-and-flare) JWST, dan apakah kerucut serupa bersembunyi di pusat galaksi-galaksi terdekat lainnya . Untuk saat ini, inti Bima Sakti telah mengungkapkan satu rahasia lagi—membuktikan bahwa bahkan monster yang paling tenang sekalipun dapat mengaduk kosmos.