Para astronom hanya "menimbang" lubang hitam supermasif terdekat. Sekarang, dengan lensa gravitasi dan cincin Einstein, beratnya 12 miliar tahun cahaya.
Pengamatan resolusi tertinggi dari sistem lensa gravitasi SDP.81, dan cincin Einstein-nya. Gambar melalui ALMA (NRAO / ESO / NAOJ); B. Saxton NRAO / AUI / NSF
SEBUAH lensa gravitasi terjadi ketika para astronom di Bumi melihat ke arah galaksi besar atau gugusan galaksi, begitu besar sehingga gravitasinya mendistorsi cahaya yang lewat di dekat. Objek besar bertindak seperti lensa di ruang angkasa, menyebarkan cahaya, sering untuk menghasilkan beberapa gambar dari objek yang lebih jauh yang kebetulan bersinar di belakangnya. Atau, jika objek latar jauh dan galaksi masif yang berinterferensi sempurna selaras, lensa gravitasi dapat menyebarkan cahaya untuk menghasilkan gambar cincin di ruang angkasa.
Gambar berbentuk cincin yang dihasilkan dengan cara ini dikenal sebagai Einstein Ring. Cincin itu sendiri bukan struktur fisik nyata di ruang angkasa, tetapi hanya permainan cahaya dan gravitasi, hasil dari efek pelensaan gravitasi. Namun cincin Einstein ini telah mengungkapkan beberapa misteri kosmos kepada para astronom yang mempelajarinya.
Para astronom di Asia mengumumkan minggu ini (30 September 2015) bahwa mereka memperoleh gambar paling jelas dari lensa gravitasi yang disebut SDP.81. Mereka dengan cermat mempelajari Cincin Einstein yang dihasilkan oleh sistem ini, untuk menghitung bahwa lubang hitam supermasif yang terletak di dekat pusat SDP.81 - galaksi lensa - dapat mengandung lebih dari 300 juta kali massa matahari kita.
Dengan kata lain, lensa gravitasi dan cincin Einstein yang dihasilkannya membiarkan mereka menimbang lubang hitam. Itu Jurnal Astrofisika menerbitkan hasilnya pada 28 September.
Para astronom menentukan bahwa galaksi latar depan dalam sistem SDP.81, yang massanya mencari sumber latar belakang ke dalam Cincin Einstein, mengandung lubang hitam supermasif dengan lebih dari 300 juta massa matahari. Gambar melalui ALMA (NRAO / ESO / NAOJ) / Kenneth Wong (ASIAA).
Tim juga mengatakan bahwa hanya ada dua galaksi dalam sistem Cincin Einstein ini. Galaksi latar depan yang masif - objek yang melakukan pelensaan - berjarak 4 miliar tahun cahaya. Dan galaksi latar belakang berjarak 12 miliar tahun cahaya. Gravitasi galaksi latar depan yang masif bekerja pada cahaya dari galaksi latar belakang untuk menciptakan struktur cincin.
Galaksi latar belakang mengandung sejumlah besar debu yang telah dipanaskan oleh pembentukan bintang yang kuat, menyebabkannya bersinar terang dalam cahaya submillimeter.
Para astronom ini menggunakan teleskop yang peka terhadap bentuk cahaya ini - Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) di Chili - untuk memperoleh gambar.
Panel kiri menunjukkan galaksi pelapis latar depan (diamati dengan Hubble), dan sistem lensa gravitasi SDP.81, yang membentuk Cincin Einstein yang hampir sempurna tetapi hampir tidak terlihat. Gambar tengah menunjukkan gambar ALMA tajam dari Cincin Einstein. Galaksi lensa foreground tidak terlihat oleh ALMA, karena tidak memancarkan cahaya panjang gelombang submillimeter yang kuat. Gambar yang direkonstruksi dari galaksi jauh (kanan) menggunakan model-model canggih dari lensa gravitasi pembesar mengungkapkan struktur halus dalam cincin yang belum pernah terlihat sebelumnya: beberapa awan raksasa debu dan gas molekul dingin, yang merupakan tempat kelahiran bintang-bintang dan planet-planet . Gambar melalui ALMA (NRAO / ESO / NAOJ) / Y. Tamura (Universitas Tokyo) / Mark Swinbank (Universitas Durham).
Tiga astronom di Institut Astronomi dan Astrofisika (ASIAA), yang berkantor pusat di kampus Universitas Nasional Taiwan, melakukan penelitian ini. Mereka adalah sesama postdoctoral Kenneth Wong, asisten rekan penelitian Sherry Suyu dan rekan peneliti Satoki Matsushita.
Mereka "menimbang" galaksi pelapis latar depan raksasa itu sendiri dan menemukan bahwa galaksi itu mengandung lebih dari 350 miliar kali massa matahari kita. Pernyataan mereka menjelaskan:
Wong, bersama dengan Suyu dan Matsushita, menganalisis wilayah pusat SDP.81 dan menemukan gambar pusat yang diprediksi dari galaksi latar belakang menjadi sangat redup. Teori lensa memprediksi bahwa gambar pusat dari sistem lensa sangat sensitif terhadap massa lubang hitam supermasif di galaksi lensa: semakin besar lubang hitam, semakin samar gambar pusat.
Dari ini, mereka menghitung bahwa lubang hitam supermasif, yang terletak sangat dekat dengan pusat SDP.81, dapat mengandung lebih dari 300 juta kali massa matahari.
Penulis artikel pertama, Dr. Kenneth Wong, menjelaskan hampir semua galaksi besar tampaknya memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya:
‘Mereka bisa jutaan, atau bahkan milyaran kali lebih masif daripada matahari. Namun, kami hanya dapat secara langsung menghitung massa untuk galaksi yang sangat dekat. Dengan ALMA, kami sekarang memiliki kepekaan untuk mencari gambar pusat lensa, yang memungkinkan kami untuk menentukan massa lubang hitam yang jauh lebih jauh.
Para astronom ini mengatakan bahwa mengukur massa lubang hitam yang lebih jauh adalah kunci untuk memahami hubungan mereka dengan galaksi inang mereka dan bagaimana mereka tumbuh dari waktu ke waktu.
Lihat lebih besar. | Abaikan jarak pada diagram ini (dari sumber yang berbeda) dan perhatikan bagaimana cara kerja lensa gravitasi. Gambar melalui Lensa Gravitasi ATLAS Herschel.
Intinya: Astronom dapat langsung "menimbang" hanya lubang hitam supermasif terdekat di pusat galaksi. Menggunakan lensa gravitasi, dan cincin Einstein, mereka sekarang menimbang lubang hitam di pusat galaksi yang berjarak 12 miliar tahun cahaya.