ALMA Mengungkap Bagaimana Quasar Kuno Membungkam Formasi Bintang

Prediksi teoritis telah dikonfirmasi dengan ditemukannya aliran gas molekuler dari quasar ketika alam semesta berusia kurang dari satu miliar tahun.

Quasar adalah wilayah kompak yang ditenagai oleh energi supermasif lubang hitam terletak di pusat galaksi masif. Mereka sangat bercahaya, dengan penampilan seperti titik yang mirip dengan bintang, dan sangat jauh dari Bumi. Karena jarak dan kecerahannya, mereka memberikan gambaran tentang kondisi alam semesta awal, ketika usianya kurang dari 1 miliar tahun.

Terobosan dalam Penelitian Quasar

Tim peneliti yang dipimpin oleh Asisten Profesor Dragan Salak di Universitas HokkaidoAsisten Profesor Takuya Hashimoto di Universitas Tsukuba, dan Profesor Akio Inoue di Universitas Waseda, telah menemukan bukti pertama penindasan pembentukan bintang yang didorong oleh aliran gas molekuler di galaksi induk quasar di alam semesta awal. Temuan mereka, berdasarkan pengamatan yang mereka lakukan menggunakan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), di Chili, diterbitkan pada Itu Jurnal Astrofisika.

Peran Gas Molekuler di Galaksi

Gas molekuler sangat penting untuk pembentukan bintang. Sebagai bahan bakar utama pembentukan bintang, keberadaan gas molekuler yang ada di mana-mana dan konsentrasi tinggi di dalam galaksi akan menyebabkan terbentuknya sejumlah besar bintang. Dengan mengeluarkan gas ini ke ruang antargalaksi lebih cepat daripada yang dapat dikonsumsi oleh pembentukan bintang, aliran keluar molekul secara efektif menekan pembentukan bintang di galaksi yang menampung quasar.

“Pekerjaan teoritis menunjukkan bahwa aliran gas molekuler memainkan peran penting dalam pembentukan dan evolusi galaksi sejak usia dini, karena mereka dapat mengatur pembentukan bintang,” jelas Salak. “Quasar merupakan sumber energi yang sangat besar, jadi kami berharap mereka dapat menghasilkan arus keluar yang kuat.”

Menemukan Aliran Keluar Gas Molekuler

Quasar yang diamati para peneliti, J2054-0005, memiliki pergeseran merah yang sangat tinggi—quasar dan Bumi tampaknya bergerak menjauh satu sama lain dengan sangat cepat. “J2054-0005 adalah salah satu quasar paling terang di alam semesta jauh, jadi kami memutuskan untuk menargetkan objek ini sebagai kandidat yang tepat untuk mempelajari arus keluar yang kuat,” kata Hashimoto. Para peneliti menggunakan ALMA untuk mengamati aliran gas molekuler dari quasar. Sebagai satu-satunya teleskop di dunia yang memiliki sensitivitas dan cakupan frekuensi untuk mendeteksi aliran gas molekuler di alam semesta awal, ALMA adalah kunci penelitian ini.

Berbicara tentang metode yang digunakan dalam penelitian ini, Salak berkomentar: “Gas molekuler (OH) yang keluar ditemukan dalam penyerapan. Ini berarti kami tidak mengamati radiasi gelombang mikro yang datang langsung dari molekul OH; sebaliknya, kami mengamati radiasi yang berasal dari quasar terang—dan penyerapan berarti molekul OH menyerap sebagian radiasi dari quasar. Jadi, ini seperti mengungkap keberadaan gas dengan melihat ‘bayangan’ yang muncul di depan sumber cahaya.”

Implikasi terhadap Evolusi Galaksi

Temuan dari penelitian ini adalah bukti kuat pertama bahwa aliran gas molekuler yang kuat dari galaksi induk quasar memang ada dan berdampak pada evolusi galaksi pada usia kosmik awal. “Molekul gas merupakan unsur yang sangat penting dalam galaksi karena merupakan bahan bakar pembentukan bintang,” Salak menyimpulkan. “Temuan kami menunjukkan bahwa quasar mampu menekan pembentukan bintang di galaksi induknya dengan mengeluarkan gas molekuler ke ruang antargalaksi.”

Referensi: “Aliran Molekuler pada Reionisasi-Epoch Quasar J2054-0005 Terungkap melalui Pengamatan OH 119 μm” oleh Dragan Salak, Takuya Hashimoto, Akio K. Inoue, Tom JLC Bakx, Darko Donevski, Yoichi Tamura, Yuma Sugahara, Nario Kuno, Yusuke Miyamoto, Seiji Fujimoto dan Suphakorn, 1 Februari 2024, Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad0df5