Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) baru-baru ini membantu memecahkan “pembunuhan” kosmik, yaitu kematian dini Galaksi Pablo, yang secara formal dikenal sebagai GS-10578: galaksi berbentuk cakram seukuran Bima Sakti kita. Kapan kematiannya? Hanya 2 miliar tahun setelah Big Bang.
Cahaya dari galaksi yang jauh ini harus memulai perjalanannya melintasi kosmos sekitar 2 miliar tahun setelah Big Bang untuk mencapai Bumi, memberi kita potret awal alam semesta. Namun potret yang sampai kepada kita pada dasarnya adalah foto tempat kejadian perkara di angkasa, karena dalam istilah galaksi, Galaksi Pablo sudah mati, artinya galaksi itu sudah berhenti membentuk bintang-bintang baru. Dengan menggunakan instrumen JWST, astrofisikawan Universitas Cambridge Francesco d'Eugenio dan rekan-rekannya menangkap lubang hitam supermasif secara langsung, yang perlahan-lahan membuat galaksi itu mati kelaparan.
“Kami menemukan penyebabnya: lubang hitam membunuh galaksi ini,” kata d'Eugenio, yang memimpin penelitian terbaru, dalam sebuah pernyataan. Ia dan rekan-rekannya menerbitkan karya mereka di jurnal Astronomi Alam.
Pemandangan medan dalam dari JWST ini mencakup GS-10578, yang dijuluki Galaksi Pablo.
STScI
Sebuah Kisah Misteri Astrofisika
D'Eugenio dan rekan-rekannya menggunakan instrumen inframerah sensitif JWST untuk menemukan sesuatu yang terlewatkan oleh para penyelidik lain: aliran gas dingin yang padat mengalir menjauh dari galaksi. Lubang hitam supermasif yang mengintai di jantung Galaksi Pablo melemparkan gas tersebut — yang seharusnya menjadi bahan mentah bagi miliaran bintang baru — ke luar angkasa dengan kecepatan lebih dari 2 juta mil per jam. Tanpa awan gas antarbintang yang padat, galaksi tersebut tidak dapat membentuk bintang-bintang baru, yang berarti bahwa begitu bintang-bintang yang sekarang menerangi Galaksi Pablo akhirnya padam dalam beberapa miliar tahun, malam akan menjadi malam yang indah selamanya.
Berdasarkan perhitungan d'Eugenio dan rekan-rekannya, lubang hitam tersebut melemparkan lebih banyak material ke luar angkasa daripada yang dibutuhkan galaksi untuk bertahan hidup. Penelitian sebelumnya memperhatikan bahwa Galaksi Pablo sedang sekarat, tetapi mereka hanya melihat gumpalan gas hangat yang samar-samar mengalir menjauh dari pusat galaksi. Aliran gas yang jauh lebih kecil itu tidak cukup untuk menjelaskan mengapa galaksi tersebut berhenti membentuk bintang-bintang baru. Namun ketika d'Eugenio dan rekan-rekannya mengamati Galaksi Pablo dengan instrumen JWST, mereka menyadari bahwa galaksi tersebut pada dasarnya mengalami pendarahan gas antarbintang. Pendarahan terjadi dengan cepat.
“Jika ia punya cukup waktu untuk mencapai ukuran sebesar ini [by the time the universe was just 2 billion years old]. Proses apa pun yang menghentikan pembentukan bintang kemungkinan besar terjadi relatif cepat,” kata astrofisikawan Universitas Cambridge Roberto Maiolino, salah satu penulis studi terbaru, dalam sebuah pernyataan. “Pada awal terbentuknya alam semesta, sebagian besar galaksi membentuk banyak bintang, jadi sangat menarik untuk melihat galaksi mati yang sangat besar pada periode waktu ini.”
Ternyata sebagian besar gas yang mengalir dari Galaksi Pablo sangat dingin sehingga tidak memancarkan cahaya, atau bahkan banyak panas. Para astronom membutuhkan instrumen JWST yang sangat sensitif untuk mendeteksi radiasi inframerah yang sangat redup yang berasal dari aliran gas — dan untuk memperhatikan bahwa aliran tersebut menghalangi sebagian cahaya dari bintang-bintang di belakangnya.
Gas tersebut dipercepat hingga lebih dari 2 juta mil per jam, cukup cepat untuk melepaskan diri dari tarikan kuat gravitasi galaksi, oleh lubang hitam supermasif di pusat Galaksi Pablo.
Lubang hitam terkenal sebagai pemakan yang sangat berantakan; studi terbaru lainnya menemukan bahwa lubang hitam supermasif di pusat Galaksi Circinus (hanya berjarak satu juta tahun cahaya dari Bumi) hanya “memakan” sekitar 3 persen gas yang ditarik ke dalam cakram material yang berputar ke dalam di sekitar lubang hitam. Sisanya didorong menjauh dengan keras pada sebagian kecil kecepatan cahaya. Partikel yang jatuh ke dalam lubang hitam bergerak sangat cepat sehingga melepaskan energi yang sangat besar saat akhirnya melewati cakrawala peristiwa, dan tekanan dari radiasi itu dapat mendorong gas di jalurnya cukup keras untuk mempercepatnya ke kecepatan yang menggelikan.
Penelitian lain menunjukkan bahwa lubang hitam supermasif yang makan secara sembarangan dapat mengganggu pembentukan bintang di galaksi induknya. Namun, sementara model telah meramalkan bahwa lubang hitam yang cukup sembarangan, secara teori, dapat sepenuhnya mematikan kemampuan galaksi induknya untuk membuat bintang baru selamanya, ini adalah pertama kalinya para astronom melihatnya terjadi.
D'Eugenio dan rekan-rekannya berencana untuk mengamati lagi Galaksi Pablo dengan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, sekumpulan antena gelombang mikro yang berada tinggi di Gurun Atacama, Chili. ALMA dapat mengintip galaksi-galaksi yang jauh dalam panjang gelombang cahaya yang bahkan lebih panjang daripada JWST. Itu berarti ALMA akan memungkinkan para astronom untuk melihat bagian-bagian gas yang paling gelap dan paling dingin di galaksi Pablo, untuk melihat di mana bahan bakar untuk pembentukan bintang mungkin masih tersimpan, di luar jangkauan lubang hitam supermasif yang mematikan.