Para astronom di MIT dan institusi lain telah mendeteksi goyangan quasar sejak fajar kosmik, hanya 850 juta tahun setelah Big Bang. Ini adalah pertama kalinya quasar yang berkedip dan sangat tua telah diamati, sehingga memungkinkan kita memetakan struktur piringan gas dan debu di sekitar lubang hitam supermasif purba.
Objek yang dikenal dengan nama J0439+1634 ini bersinar dengan intensitas setara dengan 12 triliun matahari dan menghadirkan variasi kecerahan hingga 20% atau setara dengan 2 triliun matahari. Analisis kilau menunjukkan bahwa piringan akresi ternyata tipis dan datar, mirip dengan quasar yang lebih baru dan terdekat.
Lubang hitam supermasif di alam semesta awal
Setiap galaksi memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya. Saat aktif, ia menarik gas dan debu bersuhu tinggi, membentuk piringan akresi yang melepaskan energi sangat besar, mengaburkan cahaya galaksi di sekitarnya. Quasar adalah contoh paling cemerlang dari proses ini.
Para ilmuwan berasumsi bahwa lubang hitam sebesar ini membutuhkan waktu lebih dari satu miliar tahun untuk terbentuk dan stabil. Namun, pengamatan sejak awal tahun 2000an telah mengidentifikasi lebih dari 200 lubang hitam supermasif dalam miliar tahun pertama alam semesta, banyak di antaranya berada dalam fase quasar aktif.
Osilasi pertama ditangkap saat fajar kosmik
Hingga saat ini, quasar primordial hanya muncul sebagai titik cahaya yang jauh. Tanpa menangkap variasi, sulit untuk memahami struktur internal dan lingkungan di sekitar lubang hitam.
Tim yang dipimpin oleh Gene Leung, peneliti pascadoktoral di MIT Kavli Institute, dan Anna-Christina Eilers, asisten profesor fisika di MIT, mengatasi tantangan teknis dalam mengamati alam semesta yang jauh. Cahaya dari objek-objek ini diregangkan oleh perluasan kosmik, sehingga memerlukan pengumpulan data inframerah dalam jangka waktu lama.
Mereka menggunakan informasi yang diproses ulang dari misi NEOWISE NASA, yang memindai langit selama sekitar 14 tahun. Sinyal yang berkedip secara acak, mirip dengan nyala lilin, telah dikonfirmasi sebagai quasar berkedip tertua yang pernah tercatat.
Disk datar menentang ekspektasi ketidakstabilan awal
Bentuk piringan akresi yang pipih menunjukkan bahwa lubang hitam sudah berada dalam kondisi yang relatif matang, bahkan pada awal sejarah kosmos. Hal ini kontras dengan gagasan bahwa sistem primordial akan menjadi lebih kacau dan membengkak.
“Penemuan ini menunjukkan bahwa fase pertumbuhan yang cepat dan kacau terjadi sangat awal, sebelum kita melihat quasar pada kecerahan maksimumnya,” jelas Eilers. Leung menambahkan bahwa sesuatu pasti terjadi lebih awal agar sistem ini terlihat begitu matang.
Analisis pada panjang gelombang yang berbeda memungkinkan untuk memetakan suhu dan struktur material dalam piringan, mengkonfirmasikan proses pengumpanan yang serupa dengan yang diamati pada quasar modern.
Penemuan ini mengungkap tentang pembentukan galaksi
Lubang hitam supermasif bertindak sebagai mesin pusat galaksi, mengatur pembentukan bintang dan pertumbuhan struktural. Tanpa mereka, galaksi tidak akan terlihat seperti sekarang.
Deteksi ini membuka jalan bagi penelitian lebih dalam mengenai kondisi yang memungkinkan raksasa ini muncul dengan cepat. Tim berencana untuk melihat lebih jauh ke masa lalu untuk menangkap tahap awal pengembangan quasar.
