Inti Galaksi Aktif

Para astronom pertama kali mulai menggunakan teleskop radio pada tahun 1940an untuk mempelajari alam semesta, mereka menemukan fenomena yang aneh. Mereka menemukan obyek-obyek yang bersinar terang dalam spektrum radio, tetapi mereka tidak bisa melihat obyek-obyek ini. Mereka menyebutnya sebagai quasi-stellar radio sources (sumber-sumber pancaran radio yang mirip bintang), atau singkatnya disebut "Quasar".

Setelah diketahui bahwa tidak semua quasar merupakan pemancar gelombang radio, maka mereka kemudian di sebut QSO (Quasi Stellar Object), namun nama quasar tetap yang lebih sering dipakai.

Dalam satu dekade penemuannya, para astronom mengetahui bahwa quasar tersebut bergerak menjauh dengan kecepatan yang luar biasa. Kecepatan ini, atau pergeseran merah pada cahaya mereka, menunjukkan bahwa mereka miliaran tahun cahaya jaraknya dari kitaBahkan ada yang bergerak menjauh dari kita dengan kecepatan 90% kecepatan cahaya.  Jika mereka terletak sangat jauh, maka mereka haruslah sangat terang agar bisa terlihat dalam jarak yang sangat jauh ini. Ada yang seterang seribu supernova yang meledak serentak, seperti Cyg X-1, yang fluktuasinya sangat cepat  yang menandakan mereka tidak berada di daerah yang terlalu luas, mungkin kurang dari luas tatasurya kita. Proses-proses dahsyat yang mengakibatkan adanya pancaran energi yang besar pasti berlangsung disana. Ada beberapa penjelasan untuk menerangkan proses ini, diantaranya adalah:

1. Quasar adalah pulsar yang aneh dengan pusat yang sangat masif dan berputar cepat yang dihubungkan dengan medan magnet yang sangat kuat.

2. Quasar berasal dari tumbukan yang berulang-ulang dari jutaan bintang yang terkumpul dengan sangat mampat dipusat sebuah galaksi, melepaskan bagian luarnya dan membuat bagian dalam bintang-bintang yang sangat masif menjadi terlihat.

3. Serupa dengan diatas, Quasar adalah sebuah galaksi dengan bintang-bintang yang sangat rapat letaknya, sehingga sebuah ledakan supernova dari satu bintang akan merobek bagian luar bintang lain dan membuatnya menjadi supernova pula. Sehingga terjadilah reaksi supernova berantai.

4. Quasar mendapat tenaganya dari proses annihilasi materi dengan antimateri, yang cadangan antimaterinya masih ada didalam quasar sampai sekarang.

5. Quasar adalah energi yang dilepaskan pada saat gas, debu dan material dari bintang jatuh ke lubang hitam yang berada di pusat suatu galaksi. Mungkin lubang hitam ini adalah hasil dari proses tumbukan dan penggabungan dari banyak lubang hitam yang lebih kecil.

6. Quasar adalah "lubang putih", atau sisi yang berlawanan dari sebuah lubang hitam, yang merupakan penyaluran dan muara arus materi yang masuk dari lubang-lubang hitam di bagian-bagian lain alam semesta, atau bahkan mungkin dari alam semesta lain.

Hingga saat ini, ribuan quasar telah ditemukan. Dan pada tahun 1980, para astronom saat itu mengembangkan model terpadu dan mengidentifikasi quasar sebagai Galaksi Aktif. Radiasi terang yang datang dari quasar adalah karena cakram imbuhan (accretion disks) di sekitar lubang hitam supermasif di pusat galaksi. Kita akan melihat quasar ketika sebuah lubang hitam supermasif secara aktif melahap materi-materi disekitarnya.

Di sebelah kiri, gambar optik dari Digitized Sky Survey yang menunjukkan Cygnus X-1, yang diberi tanda kotak merah. Cygnus X-1 terletak dekat daerah pembentukan bintang yang besar di Bima Sakti, seperti yang terlihat dalam gambar ini yang mencakup sekitar 700 tahun cahaya. Ilustrasi Seorang seniman di sebelah kanan menggambarkan apa yang astronom perkirakan terjadi dalam sistem Cygnus X-1. Cygnus X-1 adalah lubang hitam bermassa bintang, yaitu kelas lubang hitam yang berasal dari runtuhnya sebuah bintang masif. Lubang hitam ini menarik materi dari bintang biru besar pendampingnya ke arahnya. Material-material ini membentuk disk (ditampilkan dalam warna merah dan oranye) yang berputar di sekitar lubang hitam sebelum jatuh ke dalamnya atau sedang diarahkan menjauh dari lubang hitam dalam bentuk jet yang kuat.

Karena Bima Sakti kita sendiri memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya, maka kemungkinan kita telah melalui banyak tahapan aktif, setiap kali materi jatuh ke dalam lubang hitam, galaksi kita akan terlihat sebagai sebuah quasar. Tapi di kali lain, seperti sekarang ini, lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita sedang dalam tahap tenang.

Dengan teleskop baru yang kuat, para astronom telah mengamati bahwa beberapa quasar memiliki jet-jet dari materi yang panjang yang ditembakkan keluar dari pusat galaksi. Jet-jet materi ini disalurkan oleh medan magnet yang diciptakan oleh rotasi lubang hitam supermasif di cakram imbuhannya. Quasar yang lebih terang output radiasinya melebihi output radiasi dari quasar rata-rata.

___________________________________________________________________________________________________

Galaksi Aktif

Galaksi Aktif adalah galaksi yang memiliki inti yang lebih terang daripada galaksi lainnya, di sebagian atau keseluruhan spektrum gelombang elektromagnetik. Model galaksi aktif berkonsentrasi pada kemungkinan lubang hitam supermasif yang terletak di pusat galaksi. Pusat galaksi yang padat menyediakan materi yang jatuh ke lubang hitam dan melepaskan sejumlah besar energi gravitasi. Bagian dari energi dalam plasma panas ini dipancarkan sebagai sinar-x dan sinar gamma.

Untuk galaksi "normal", total energi yang mereka pancarkan adalah jumlah dari emisi tiap-tiap bintang yang terdapat di galaksi tersebut. Untuk galaksi "aktif", hal ini tidak berlaku. Ada jauh lebih banyak energi yang dipancarkan dari yang seharusnya ada ... dan kelebihan energi ini ditemukan dalam daerah inframerah, radio, UV, dan sinar-X dari spektrum elektromagnetik. Energi yang dipancarkan oleh sebuah galaksi aktif (atau AGN) jauh lebih terang dari galaksi "normal". Jadi apa yang terjadi di galaksi ini untuk menghasilkan output yang sangat energetik seperti itu?

Ada beberapa jenis galaksi aktif, yaitu Seyferts, Quasar, dan Blazars. Kebanyakan ilmuwan saat ini percaya bahwa, meskipun jenis ini terlihat sangat berbeda bagi kita, namun mereka sebenarnya adalah hal yang sama dilihat dari arah yang berbeda!

Unifikasi dengan sudut pandang. Dari bawah ke atas:
dibawah jet (0 derajat) = Blazar,
dengan sudut terhadap jet = Quasar/Galaksi Seyfert 1,
90 derajat terhadap jet = Galaksi Radio/ Seyfert 2 Galaxy

Quasar adalah galaksi-galaksi aktif yang sangat, sangat, sangat jauh dari kita. Beberapa quasar yang telah kita lihat sejauh ini adalah 12 miliar tahun cahaya!

Blazars sangat terang pada gelombang radio, yang adalah hasil dari melihat langsung ke sebuah jet yang memancarkan radiasi sinkrotron.

Di sisi lain, jika jet tidak menuju ke arah Anda sama sekali, dan anda melihat dari tepi disk berdebu yang terletak di bidang galaksi, Anda akan melihat apa yang dikenal sebagai Seyferts. Dengan mengukur pergeseran merah mereka, kita menemukan bahwa Seyferts lebih dekat dengan kita daripada quasar atau blazars.

Galaksi Seyfert adalah kelas galaksi dengan inti yang menghasilkan garis spektral emisi dari gas yang sangat terionisasi, namanya diambil dari nama Carl Keenan Seyfert, astronom yang pertama kali mengidentifikasikannya pada tahun 1943. Pusat dari Galaksi seyfert adalah subclass dari inti galaksi aktif (AGN), dan diduga mengandung lubang hitam supermasif dengan massa antara 107 dan 108 massa matahari.

Galaksi-galaksi aktif terus dipelajari di semua panjang gelombang. Karena mereka dapat mengubah perilaku mereka pada rentang waktu singkat, hal ini berguna untuk mempelajari mereka secara simultan pada semua energi. Pengamatan pada sinar X dan sinar gamma telah terbukti menjadi bagian penting dari pendekatan multiwavelength ini, karena banyak quasar energi tinggi memancarkan sebagian besar daya mereka pada energi tsb. Sinar-X dapat menembus ke luar dari dekat pusat galaksi. Karena pusat galaksi adalah di mana "mesin" dari AGN berada, sinar-X memberikan para ilmuwan wawasan yang unik ke dalam proses fisik yang terjadi di sana. Selain itu, pengamatan sinar gamma sendiri dapat memberikan informasi berharga tentang sifat percepatan partikel di jet quasar, dan petunjuk tentang bagaimana partikel berinteraksi dgn lingkungannya.

JET dari Galaksi M87

Apa yang menyebabkan jet besar memancar keluar dari pusat galaksi M87? Meskipun jet yang tidak biasa ini pertama kali terlihat pada awal abad kedua puluh, penyebab pasti terjadinya jet ini masih diperdebatkan.

Gambar di atas diambil oleh Teleskop luar angkasa Hubble pada tahun 1998 menunjukkan rincian yang jelas. Hipotesis yang paling populer menyatakan bahwa jet tersebut dibuat oleh gas energik berputar-putar di sekitar lubang hitam masif di pusat galaksi. Hasilnya adalah cahaya yang panjangnya 5000 tahun cahaya di mana elektron yang ditembakkan keluar memiliki kecepatan mendekati kecepatan cahaya, memancarkan cahaya biru menakutkan selama spiral magnetik. M87 adalah galaksi elips raksasa yang berada 50 juta tahun cahaya jauhnya terletak dalam gugus galaksi yang disebut Virgo atau Cluster Virgo. Titik-titik redup disekitar pusat M87 adalah cluster globular (gugus bola) kuno yang besar dari bintang-bintang.

Jet dari Galaksi Elips Centaurus A

Hanya 11 juta tahun cahaya jauhnya dari kita, Centaurus A adalah galaksi elips raksasa - galaksi aktif terdekat dengan Bumi. Gambar komposit yang luar biasa dari galaksi ini menggabungkan data gambar dari x-ray (Chandra), cahaya tampak (ESO), dan radio (VLA).

x-ray

Wilayah pusat Centaurus A adalah tumpukan gas, debu dan bintang-bintang dalam pandangan cahaya tampak, namun dalam pandangan radio dan x-ray, terlihat jet yang luar biasa dari partikel energi tinggi ditembakkan dari inti galaksi. Sumber daya dari akselerator partikel kosmik ini adalah sebuah lubang hitam dengan massa sekitar 10 juta kali massa Matahari yang lokasinya berimpit dengan titik terang sinar-x di pusat galaksi. Jet energik yang ditembakkan keluar dari inti ke arah kiri atas memanjang sekitar 13.000 tahun cahaya. Sebuah jet pendek memanjang dari inti ke arah yang berlawanan. Titik-titik terang lainnya dalam gambar x-ray adalah sistem bintang biner dengan bintang-bintang neutron atau lubang hitam dengan massa sama dengan matahari. Galaksi Aktif Centaurus A kemungkinan hasil dari merger dengan galaksi spiral sekitar 100 juta tahun yang lalu.

Galaksi Seyfert M106

Ini adalah galaksi M106 yang bersinar melalui foto multi-frame yang luar biasa ini, disusun dari data teleskop darat dan teleksop yang mengorbit di ruang angkasa. Juga dikenal sebagai NGC 4258, galaksi M106 dapat ditemukan ke arah konstelasi utara Canes Venatici, berjarak 23,5 juta tahun cahaya jauhnya dari kita.

Terlihat di sini dalam warna merah, sapuan filamen dari gas hidrogen bersinar tampak terbit dari wilayah tengah M106, bukti dari jet energetik dari peledakan material ke dalam piringan galaksi. Jet tersebut kemungkinan ditenagai oleh materi yang jatuh ke dalam pusat lubang hitam raksasa.