Melintasi inti galaksi yang berdebu untuk menemukan rahasia lubang hitam supermasif yang aktif

Para peneliti yang menggunakan teleskop luar angkasa James Webb NASA akan memetakan dan memodelkan inti galaksi terdekat Centaurus A.

Seiring kemajuan teknologi selama berabad-abad, begitu pula pengamatan para astronom terhadap galaksi terdekat Centaurus A. Mereka telah melepaskan lapisannya seperti bawang untuk menemukan bahwa bentuk osilasi mereka adalah hasil dari dua galaksi, yang bergabung lebih dari 100 juta tahun yang lalu. Ia juga memiliki supermass aktif lubang hitam, yang dikenal sebagai inti galaksi aktif, di jantungnya yang secara berkala mengirimkan jet kembar. Terlepas dari kemajuan ini, inti berdebu Centaurus A tetap cukup misterius. Data infra merah resolusi tinggi Webb akan memungkinkan tim peneliti mengungkapkan semua yang ada di tengah secara akurat.

Komposit Centaurus A

Centaurus A menampilkan cakram pusat gas dan debu yang berubah bentuk, yang menunjukkan tabrakan dan fusi masa lalu dengan galaksi lain. Ia juga memiliki inti galaksi aktif yang secara berkala mengeluarkan pancaran. Ini adalah galaksi paling terang kelima di langit dan hanya berjarak sekitar 13 juta tahun cahaya dari Bumi, menjadikannya target ideal untuk mempelajari inti galaksi aktif (lubang hitam supermasif yang memancarkan jet dan angin) dengan ruang James Webb NASA berikutnya. teleskop. Kredit: Sinar-X: NASA / CXC / SAO; ahli kacamata: Rolf Olsen; inframerah: NASA / JPL-Caltech; radio: NRAO / AUI / NSF / Univ.Hertfordshire / M. Hardcastle

Centaur A adalah raksasa galaksi, tetapi kemunculannya dalam pengamatan teleskop bisa menyesatkan. Jalur debu gelap dan gugus bintang biru muda, yang melintasi wilayah tengahnya, terlihat jelas dalam sinar ultraviolet, sinar tampak, dan inframerah di dekatnya, melukis lanskap yang cukup moderat. Tetapi ketika sinar-X dan cahaya radio berubah, pemandangan yang jauh lebih keras mulai terungkap: dari inti galaksi elips yang berubah bentuk, sinar material yang spektakuler telah keluar dari lubang hitam supermasif aktifnya (dikenal sebagai inti galaksi aktif). mengirim materi ke luar angkasa jauh melampaui batas galaksi.

Apa sebenarnya yang terjadi dalam inti Anda yang menyebabkan semua aktivitas ini? Pengamatan yang akan datang diarahkan oleh Nora Lützgendorf dan Macarena García Marín dari Badan Antariksa Eropa menggunakan NASA‘s Teleskop Luar Angkasa James Webb akan memungkinkan para peneliti untuk melihat inti berdebu mereka dalam resolusi tinggi untuk pertama kalinya untuk mulai menjawab pertanyaan-pertanyaan ini.

Kerusakan Centaurus A

Inti berdebu Centaurus A terlihat jelas dalam cahaya tampak, tetapi sinarnya paling baik dilihat dengan sinar X dan radio. Dengan pengamatan yang akan datang dari teleskop luar angkasa James Webb NASA dalam cahaya inframerah, para peneliti berharap dapat mengidentifikasi dengan lebih baik massa lubang hitam supermasif pusat galaksi, serta bukti yang menunjukkan di mana jet-jet itu dikeluarkan. Kredit: Sinar-X: NASA / CXC / SAO; ahli kacamata: Rolf Olsen; inframerah: NASA / JPL-Caltech; radio: NRAO / AUI / NSF / Univ.Hertfordshire / M. Hardcastle

“Ada banyak hal yang terjadi di Centaurus A,” Lützgendorf menjelaskan. “Gas, cakram, dan bintang di galaksi bergerak di bawah pengaruh lubang hitam supermasif pusatnya. Karena galaksi sangat dekat dengan kita, kita akan dapat menggunakan Webb untuk membuat peta dua dimensi untuk melihat bagaimana gas dan bintang bergerak di wilayah pusatnya, bagaimana mereka dipengaruhi oleh semburan inti galaksi aktifnya, dan pada akhirnya lebih baik. mencirikan massa lubang hitamnya “.

Melihat sekilas ke belakang

Mari kita “mundur” untuk meninjau sedikit tentang apa yang sudah diketahui tentang Centaurus A. Ini dipelajari dengan baik karena relatif dekat, sekitar 13 juta tahun cahaya, yang berarti kita dapat memecahkan seluruh galaksi dengan jelas. Rekor pertama tercatat pada pertengahan 1800-an, tetapi para astronom kehilangan minat sampai tahun 1950-an karena galaksi itu tampak tenang, meskipun bentuknya salah, galaksi elips. Begitu para peneliti dapat mulai mengamati dengan teleskop radio pada 1940-an dan 1950-an, Centaurus A menjadi lebih menarik secara radikal, dan pancarannya terlihat. Pada tahun 1954, peneliti menemukan bahwa Centaurus A adalah hasil dari dua galaksi yang bergabung, yang diperkirakan terjadi 100 juta tahun yang lalu.

Pembedahan lubang hitam supermasif

Lubang hitam supermasif, yang terletak di pusat galaksi, sangat rakus. Mereka secara berkala “meminum” atau “menelan” piringan gas dan debu yang berputar mengelilingi mereka, yang dapat menyebabkan fluks masif yang mempengaruhi pembentukan bintang secara lokal dan lebih jauh. Ketika Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA mulai mengamati inti galaksi, instrumen infra merahnya akan melintasi debu untuk mengirimkan gambar dan data beresolusi sangat tinggi yang memungkinkan para peneliti untuk mengetahui dengan tepat bagaimana satu proses menyebabkan yang lain dan bagaimana mereka membuat umpan balik yang sangat besar. Milik: NASA, ESA dan L. Hustak (STScI)

Dengan pengamatan lebih lanjut di awal 2000-an, para peneliti memperkirakan bahwa sekitar 10 juta tahun yang lalu, inti galaksi aktifnya menembakkan jet kembar ke arah yang berlawanan. Ketika diteliti di seluruh spektrum elektromagnetik, dari sinar-X hingga cahaya radio, jelas bahwa masih banyak lagi kisah ini yang masih harus kita pelajari.

“Studi tentang berbagai panjang gelombang di galaksi mana pun adalah seperti lapisan bawang. Setiap panjang gelombang menunjukkan sesuatu yang berbeda, “kata Marin. Dari galaksi”.

Visualisasi data Webb

Tim yang dipimpin oleh Lützgendorf dan Marin akan mengamati Centaurus A tidak hanya mengambil gambar dengan Webb, tetapi mengumpulkan data yang dikenal sebagai spektrum, yang menyebarkan cahaya pada panjang gelombang komponennya seperti pelangi. Spektrum webb akan mengungkapkan informasi resolusi tinggi tentang suhu, kecepatan, dan komposisi material di pusat galaksi.

Secara khusus, spektograf inframerah-dekat Webb (NIRSpec) dan instrumen setengah-inframerah (MIRI) akan memberi tim peneliti kombinasi data: satu gambar ditambah satu spektrum dari setiap piksel gambar itu. Ini akan memungkinkan para peneliti untuk membangun peta 2D kompleks dari spektrum yang akan membantu mereka mengidentifikasi apa yang terjadi di balik selubung debu di tengah dan menganalisisnya dari berbagai sudut kedalaman.

Bandingkan gaya pemodelan ini dengan analisis taman. Dengan cara yang sama ahli botani mengklasifikasikan tanaman berdasarkan kumpulan karakteristik tertentu, para peneliti ini akan mengklasifikasikan spektrum MIRI Webb untuk membangun “taman” atau model. “Jika Anda memotret sebuah taman dari jauh,” jelas Marin, “Anda akan melihat sesuatu yang hijau, tetapi dengan Webb kita dapat melihat daun dan bunga individu, batangnya, dan mungkin tanah di bawahnya.”

Saat tim peneliti menggali lebih dalam spektrum, mereka akan membuat peta dari bagian individu taman, membandingkan satu spektrum dengan spektrum lain di dekatnya. Hal ini serupa dengan menentukan bagian mana yang mengandung spesies tanaman berdasarkan perbandingan antara “batang”, “daun”, dan “bunga” saat berkembang.

“Dalam hal analisis spektral, kami melakukan banyak perbandingan,” lanjut Marin. “Jika saya membandingkan dua spektrum di wilayah ini, saya mungkin menemukan bahwa apa yang diamati mengandung populasi bintang muda yang signifikan. Atau pastikan area mana yang disemprot dan dipanaskan. Atau kami dapat mengidentifikasi emisi dari inti galaksi aktif. “

Dengan kata lain, “ekosistem” spektrum memiliki banyak tingkatan, yang akan memungkinkan tim untuk lebih tepat menentukan apa yang ada dan di mana lokasinya, yang dimungkinkan berkat instrumen inframerah khusus Webb. Dan, karena studi ini akan didasarkan pada banyak hal di atas, peneliti akan dapat mengonfirmasi, menyempurnakan, atau membuka jalan baru dengan mengidentifikasi fitur baru.

Menimbang lubang hitam Centaurus A

Kombinasi gambar dan spektrum yang disediakan oleh NIRSpec dan MIRI akan memungkinkan tim untuk membuat peta kecepatan gas dan bintang beresolusi tinggi di pusat Centaurus A. “Kami berencana menggunakan peta ini untuk memodelkan pengoperasian seluruh disk. Di pusat galaksi yang digerakkan untuk menentukan massa lubang hitam dengan lebih akurat, ”jelas Lützgendorf.


Perhatikan saat sinar dan angin lubang hitam supermasif mempengaruhi galaksi induknya, dan jarak ratusan ribu tahun cahaya selama jutaan tahun. Milik: NASA, ESA dan L. Hustak (STScI)

Karena peneliti memahami bagaimana gravitasi lubang hitam mengatur rotasi gas di dekatnya, mereka dapat menggunakan data Webb untuk menimbang lubang hitam Centaurus A. Dengan kumpulan data inframerah yang lebih lengkap, mereka juga akan menentukan apakah memiliki bagian gas yang berbeda. berperilaku seperti yang direncanakan. “Saya ingin mengisi data kami sepenuhnya,” kata Lützgendorf. “Saya berharap untuk melihat bagaimana gas terionisasi berperilaku dan berputar dan di mana kita melihat semburannya.”

Peneliti juga berharap bisa membuka jalan baru. “Kami mungkin menemukan hal-hal yang belum kami pertimbangkan,” Lützgendorf menjelaskan. “Dalam beberapa hal, kami akan mencakup wilayah yang benar-benar baru dengan Webb.” Marin dengan sepenuh hati setuju dan menambahkan bahwa membangun banyak data yang ada sangat berharga. “Aspek yang paling menarik dari pengamatan ini adalah potensi penemuan baru,” ujarnya. “Saya pikir kami dapat menemukan sesuatu yang membuat kami melihat kembali data lain dan menafsirkan ulang apa yang telah dilihat sebelumnya.”

Studi Centaurus A ini akan dilakukan sebagai bagian dari program observasi waktu bersama yang dijamin MIRI dan NIRSpec oleh Gillian Wright dan Pierre Ferruit. Semua data Webb akan disimpan di Arsip Barbara A. Mikulski untuk Teleskop Luar Angkasa (MAST) yang dapat diakses publik di Institut Sains Teleskop Luar Angkasa di Baltimore.

Teleskop Luar Angkasa James Webb akan menjadi observatorium sains antariksa terbesar di dunia saat diluncurkan pada tahun 2021. Webb akan memecahkan misteri tata surya kita, melihat melampaui dunia yang jauh di sekitar bintang lain, dan menjelajahi struktur misterius serta asal mula alam semesta dan tempat kita. di dalamnya. Webb adalah program internasional yang dipimpin oleh NASA dengan mitranya, ESA (Badan Antariksa Eropa) dan Badan Antariksa Kanada.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.