Sebuah misi NASA telah mengamati lubang hitam supermasif yang mengarahkan jet berenergi tinggi ke Bumi. Jangan panik dulu. Betapapun menakutkannya peristiwa kosmik ini, ia terletak pada jarak yang sangat aman sekitar 400 juta tahun cahaya.
Lubang hitam supermasif yang aktif memberi makan, termasuk yang ada, dikelilingi oleh piringan materi yang berputar-putar yang disebut piringan akresi yang secara bertahap mengisinya dari waktu ke waktu. Beberapa materi yang tidak mereka telan kemudian diarahkan ke kutubnya, yang kemudian diledakkan dengan kecepatan mendekati cahaya atau relativistik. Ini menciptakan radiasi elektromagnetik yang sangat energik dan cerah. Dalam beberapa kasus, seperti inspirasi terbaru NASA, pesawat itu diarahkan langsung ke Bumi. Peristiwa ini dikenal sebagai blazars.
Blazar ini, bernama Markarian 421 dan terletak di konstelasi Ursa Major, diamati menggunakan NASA’s X-ray Imaging Explorer (IXPE), diluncurkan pada Desember 2021. IXPE mengamati sifat medan magnet yang disebut polarisasi, yang menunjukkan arah medan. Polarisasi jet yang dikeluarkan oleh Markarian 421 mengejutkan para astronom, menunjukkan bahwa bagian jet di mana partikel dipercepat juga merupakan rumah bagi medan magnet yang memiliki struktur spiral.
Blazar Jets dapat melintasi ruang angkasa jutaan tahun cahaya jauhnya, tetapi mekanisme yang memicunya belum dipahami dengan baik. Namun, penemuan baru seputar Markarian 421 ini dapat menjelaskan fenomena kosmik ekstrem ini.
Terkait: Tampilan sinar-X menunjukkan bagaimana lubang hitam supermasif mempercepat partikel dalam jet
“Markarian 421 adalah teman lama para astronom berenergi tinggi,” peneliti utama di balik penemuan tersebut dan astrofisikawan Badan Antariksa Italia Laura Di Gesso, katanya dalam sebuah pernyataan. “Kami yakin Blazar akan menjadi target yang berguna untuk IXPE, tetapi penemuannya berada di luar harapan terbaik kami, berhasil menunjukkan bagaimana polarimetri sinar-X memperkaya kemampuan kami untuk menyelidiki geometri medan magnet yang kompleks dan percepatan partikel di berbagai wilayah jet relativistik.”
IXPE menggali lebih dalam lambung bengkok pesawat Blazar
Alasan utama kecemerlangan jet yang memberi makan lubang hitam supermasif adalah bahwa partikel yang mendekati kecepatan cahaya mengeluarkan energi dalam jumlah besar dan berperilaku sesuai dengan fisika teori relativitas khusus Einstein.
Jet Blazar juga mendapat dorongan ekstra untuk kecerahan seperti itu karena arahnya ke arah kita menyebabkan panjang gelombang cahaya yang melekat pada jetnya “mengumpul”, meningkatkan frekuensi dan energinya. Ini mirip dengan bagaimana gelombang suara dari sirene ambulans yang mendekat “terburu-buru” untuk menciptakan peningkatan frekuensi yang membuat suara menjadi lebih tajam.
Sebagai hasil dari dua efek ini, blazars seringkali dapat mengungguli cahaya gabungan dari setiap bintang di galaksi yang menampungnya. Sekarang, IXPE telah menggunakan cahaya itu untuk melukiskan gambaran fisika yang terjadi di jantung jet Markarian 421 dan bahkan menentukan titik asal pancaran cahaya tersebut.
Sebelumnya, model jet blazar telah mengisyaratkan bahwa mereka disertai oleh medan magnet heliks, hampir seperti DNA dalam sel hidup, kecuali untai tunggal dan bukan untai ganda. Apa yang tidak diharapkan, bagaimanapun, adalah fakta bahwa spiral magnetik akan menampung daerah di mana partikel akan dipercepat.
“Kami berharap bahwa arah polarisasi mungkin berubah, tetapi kami pikir siklus besar akan jarang terjadi, berdasarkan pengamatan optik sebelumnya dari banyak blazar,” kata rekan peneliti dan fisikawan MIT Hermann Marshall.
Lebih penting lagi, analisis data IXPE menunjukkan bahwa polarisasi pesawat turun menjadi 0% antara pengamatan pertama dan kedua. Ini menunjukkan kepada tim bahwa medan magnet berputar seperti pembuka botol.
“Kami menyadari bahwa polarisasi sebenarnya hampir sama, tetapi orientasinya benar-benar berbelok, berputar hampir 180 derajat dalam dua hari,” kata Marshall. “Kemudian kami terkejut lagi selama pengamatan ketiga, yang dimulai sehari kemudian, untuk mencatat tren polarisasi yang terus berputar dengan kecepatan yang sama.”
Selama manuver tersebut, pengukuran radiasi elektromagnetik dalam bentuk cahaya optik, inframerah, atau radio tidak menunjukkan pengaruh terhadap stabilitas dan struktur pesawat itu sendiri, bahkan ketika emisi sinar-X berubah. Ini berarti gelombang kejut berjalan di sepanjang medan magnet bengkok dari Markarian 421.
Petunjuk dari fenomena seperti itu telah terlihat di jet blazar lain yang disaksikan oleh IXPE, Markarian 501, tetapi temuan baru tim tersebut mewakili bukti yang lebih jelas bahwa medan magnet spiral memang berkontribusi pada gelombang kejut yang mempercepat partikel jet ke kecepatan relativistik.
Tim di belakang pekerjaan bermaksud untuk terus mempelajari Markarian 421 serta mengidentifikasi blazar lain untuk menemukan beberapa dengan kualitas serupa dalam upaya mengungkap mekanisme yang menggerakkan aliran keluar yang intens dan cerah yang menjadi ciri fenomena ini.
“Berkat IXPE, ini adalah waktu yang menyenangkan untuk studi jet astrofisika,” simpul de Jessu.
Penelitian tim tersebut dipublikasikan Senin (17 Juli) di jurnal Nature Astronomy.
More Stories
Kapan para astronot akan diluncurkan?
Perjalanan seorang miliarder ke luar angkasa “berisiko”
Administrasi Penerbangan Federal menangguhkan penerbangan SpaceX setelah roket yang terbakar jatuh saat mendarat