Pages

Lubang Hitam Sebagai Thermostat Pangatur Panas Galaksi

Jurnal KeSimpulan.com - Lubang hitam bertindak sebagai termostat galaktik. Lubang hitam supermasif di pusat galaksi masif dan cluster galaksi seperti tungku pemompa panas.

Namun astrofisikawan berjuang untuk memahami bagaimana suhu bisa stabil di seluruh galaksi ketika lubang hitam hanya berinteraksi dengan gas di dekatnya.

Sekarang, trio teoritikus percaya jawabannya karena umpan balik gravitasi yang menyebabkan gas menumpuk di sekitar lubang hitam sampai kerapatan mencapai titik kritis. Kemudian, gas bergegas ke dalam lubang hitam sementara memicu panas.

Galaksi memancarkan Sinar-X dan kehilangan energi harus mendinginkan mereka. Namun, para astrofisikawan hanya melihat sebagian kecil yang diprediksi oleh pembentukan bintang di galaksi elips besar dan cluster galaksi yang berarti harus ada sesuatu yang memanaskan gas.

Sumber panas utama adalah lubang hitam supermasif di pusat galaksi atau cluster juga dikenal sebagai active galactic nucleus (AGN). Tapi AGN tidak mendapatkan umpan balik dari sebagian besar gas galaksi sejauh 330.000 tahun cahaya dari AGN tersebut.

Jadi bagaimana AGN mempertahankan suhu keseluruhan galaksi?

Edward Pope, fisikawan teoritikus dari University of Victoria di British Columbia, dan rekannya berpikir terjadinya umpan balik ini. Gas di pusat galaksi masif mendingin dengan memancarkan Sinar-X dan kehilangan tekanan sehingga memungkinkan lebih banyak gas dari luar mengalir ke dalam cluster.

Gas menjadi begitu padat sehingga tidak mampu mendukung massanya sendiri dan runtuh tiba-tiba menuju lubang hitam. Lubang hitam menelan beberapa gas dan menggunakan energi ini untuk melontarkan keluar gas yang tersisa.

Para peneliti percaya ledakan bahkan bisa dikeluarkan dari sebuah galaksi elips tetapi tidak cukup energik untuk mengusir gas dari sebuah cluster galaksi. Ledakan mengandung pancaran partikel setara kecepatan cahaya.

"Meskipun hanya didorong oleh gas pusat, lubang hitam benar-benar dapat memanaskan semua gas di galaksi," kata Pope.

Ledakan AGN terus menerus selama 10-100 juta tahun sesuai gelembung raksasa gas yang tertiup oleh jet dari rentang waktu yang sama. Setelah AGN turun, gas mulai dingin lagi, mengalir menuju pusat galaksi lagi.

Tingkat rata-rata gas yang terbangun adalah korelasi utama antara ledakan AGN dan suhu galaksi pada umumnya. Gas terakumulasi lebih cepat ketika pendinginan mendominasi dan lebih lambat ketika pemanasan lebih kuat.

"Akibatnya, Anda dapat melihat bahwa loop mengatur diri sendiri seperti termostat," kata Pope.

Andrew Benson, astrofisikawan dari California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena, mengatakan masuknya ledakan periodik AGN untuk menjelaskan bagaimana galaksi dan cluster mengatur suhu adalah masuk akal.

"Karena kita mengamati AGN 'on' hanya untuk waktu singkat diikuti dengan periode panjang 'off'," kata Benson.

Jumlah waktu 'on' AGN tergantung pada jumlah pendinginan yang harus dilawan dan para peneliti mengatakan berdasarkan cluster yang lebih terang dalam Sinar-X lebih cenderung mengandung AGN yang memproduksi jet daripada dimmer cluster.

David Rafferty, astrofisikawan dari Leiden Observatory di Belanda mengatakan analisis ini cukup menarik.

"Namun hanya dapat dinilai setelah diuji dengan hati-hati," kata Rafferty.

Benson tidak sepenuhnya yakin masuknya gas ke lubang hitam benar-benar periodik. Gas bisa mengalir satu arah dan keluar di tempat lain. Namun perhitungan bagaimana skala waktu AGN dengan massa lubang hitam membuat pengujian teori penting dilakukan.
Investigating the properties of AGN feedback in hot atmospheres triggered by cooling-induced gravitational collapse

Edward C.D. Pope1, J. Trevor Mendel1, Stanislav S. Shabala2
  1. University of Victoria, Canada
  2. University of Tasmania, Australia
arXiv:1108.4413 (Submitted on 22 Aug 2011)

Akses : arXiv:1108.4413
Edward Pope http://www.astro.uvic.ca/~pope/
Andrew Benson http://www.tapir.caltech.edu/~abenson/
David Rafferty http://www.strw.leidenuniv.nl/

Gambar : Chandra X-Ray Obsevatory http://chandra.harvard.edu

Artikel Lainnya: