Bukti berasal dari membandingkan sinyal latar belakang inframerah dan sinar-X melintasi bentangan langit yang sama.
Menggunakan data dari Chandra X-ray Observatory NASA dan Teleskop Luar Angkasa Spitzer NASA, yang mengamati dalam inframerah, para peneliti telah menyimpulkan satu dari setiap lima sumber yang berkontribusi pada sinyal inframerah adalah lubang hitam.
"Hasil kami menunjukkan lubang hitam bertanggung jawab atas setidaknya 20 persen dari latar belakang inframerah kosmik, yang menunjukkan aktivitas intens dari lubang hitam memakan gas selama zaman bintang-bintang pertama," kata Alexander Kashlinsky, astrofisikawan di Goddard Space Flight Center NASA. di Greenbelt, Md.
Diagram kosmologi dibuat untuk Guenther Hasinger, Direktur UH Institute for Astronomy. Seni oleh Karen Teramura. Kredit penyisipan gambar: Cosmic Microwave Background: NASA WMAP Science Team; Lubang hitam meledak, AGN: NASA / JPL-Caltech; Bintang pertama meledak: NASA / JPL-Caltech, A. Kashlinsky (GSFC); Hubble Ultra Deep Field: NASA / ESA, S. Beckwith (STScI) dan Tim HUDF.
Latar belakang inframerah kosmik (CIB) adalah cahaya kolektif dari zaman ketika struktur pertama kali muncul di alam semesta. Para astronom berpikir itu muncul dari sekelompok matahari besar di generasi bintang pertama di alam semesta, serta lubang hitam, yang menghasilkan sejumlah besar energi ketika mereka mengakumulasi gas.
Bahkan teleskop yang paling kuat tidak dapat melihat bintang dan lubang hitam yang paling jauh sebagai sumber individual. Tetapi cahaya gabungan mereka, yang melintasi miliaran tahun cahaya, memungkinkan para astronom untuk mulai menguraikan kontribusi relatif dari generasi pertama bintang-bintang dan lubang-lubang hitam di kosmos muda. Ini adalah masa ketika galaksi kerdil berkumpul, bergabung dan tumbuh menjadi benda-benda megah seperti galaksi Bima Sakti kita sendiri.
"Kami ingin memahami sifat sumber di era ini secara lebih rinci, jadi saya menyarankan untuk memeriksa data Chandra untuk mengeksplorasi kemungkinan emisi sinar-X yang terkait dengan kental cahaya dari CIB," kata Guenther Hasinger, direktur Institut. untuk Astronomi di Universitas Hawaii di Honolulu, dan anggota tim studi.
Hasinger membahas temuan itu pada pertemuan ke-222 American Astronomical Society di Indianapolis. Sebuah makalah yang menggambarkan penelitian ini diterbitkan dalam edisi 20 Mei The Astrophysical Journal.
Pekerjaan dimulai pada 2005, ketika Kashlinsky dan rekan-rekannya yang mempelajari pengamatan Spitzer pertama kali melihat isyarat cahaya yang tersisa. Cahaya menjadi lebih jelas dalam studi Spitzer lebih lanjut oleh tim yang sama pada tahun 2007 dan 2012. Investigasi 2012 memeriksa daerah yang dikenal sebagai Extended Groth Strip, sepotong langit yang dipelajari dengan baik di rasi Bootes. Dalam semua kasus, ketika para ilmuwan dengan hati-hati mengurangi semua bintang dan galaksi yang diketahui dari data, yang tersisa adalah cahaya samar yang tidak beraturan. Tidak ada bukti langsung bahwa cahaya ini sangat jauh, tetapi ciri-ciri khas membuat para peneliti menyimpulkan bahwa itu mewakili CIB.
Pada tahun 2007, Chandra mengambil eksposur mendalam dari Extended Groth Strip sebagai bagian dari survei multiwavelength. Di sepanjang potongan langit yang sedikit lebih besar dari bulan purnama, pengamatan Chandra terdalam tumpang tindih dengan pengamatan Spitzer terdalam. Menggunakan pengamatan Chandra, peneliti utama Nico Cappelluti, seorang astronom di National Institute of Astrophysics di Bologna, Italia, menghasilkan peta sinar-X dengan semua sumber yang diketahui dipindahkan dalam tiga gelombang gelombang panjang. Hasilnya, sejajar dengan studi Spitzer, adalah sinar X-samar samar, difus yang merupakan latar belakang sinar-X kosmik (CXB).
Membandingkan peta-peta ini memungkinkan tim untuk menentukan apakah penyimpangan dari kedua latar belakang berfluktuasi secara independen atau dalam konser. Studi rinci mereka menunjukkan fluktuasi pada energi sinar-X terendah konsisten dengan yang ada di peta inframerah.
"Pengukuran ini membutuhkan waktu sekitar lima tahun untuk kami selesaikan dan hasilnya mengejutkan kami," kata Cappelluti, yang juga berafiliasi dengan University of Maryland, Baltimore County di Baltimore.
Prosesnya mirip dengan berdiri di Los Angeles sambil mencari tanda-tanda kembang api di New York. Piroteknik individual akan terlalu redup untuk dilihat, tetapi menghapus semua sumber cahaya akan memungkinkan pendeteksian beberapa cahaya yang tidak terselesaikan. Mendeteksi asap akan memperkuat kesimpulan setidaknya sebagian dari sinyal ini berasal dari kembang api.
Dalam kasus peta CIB dan CXB, bagian cahaya inframerah dan sinar-X tampaknya berasal dari daerah yang sama di langit. Tim melaporkan black hole adalah satu-satunya sumber yang masuk akal yang dapat menghasilkan kedua energi dengan intensitas yang dibutuhkan. Galaksi pembentuk bintang yang teratur, bahkan galaksi yang dengan kuat membentuk bintang, tidak dapat melakukan hal ini.
Dengan mencari informasi tambahan dari cahaya latar belakang ini, para astronom memberikan sensus sumber pertama pada awal struktur di alam semesta.
"Ini adalah hasil yang menarik dan mengejutkan yang dapat memberikan pandangan pertama ke era pembentukan galaksi awal di alam semesta," kata kontributor lain untuk penelitian ini, Harvey Moseley, seorang ahli astrofisika senior di Goddard. "Sangat penting bagi kami untuk melanjutkan pekerjaan ini dan mengonfirmasinya."
Melalui NASA