PARA astronom berhasil mendeteksi blazar paling jauh dan paling awal yang pernah ditemukan di jagat raya. Objek antariksa yang diberi nama Blazar OP 313 ini ditenagai oleh lubang hitam supermasif yang sedang aktif dan mengarahkan jet plasmanya tepat ke jalur pengamatan Bumi.
Blazar terjadi ketika lubang hitam supermasif dikelilingi oleh gas dan debu dalam jumlah besar yang menjadi materi santapannya di pusat galaksi aktif (Active Galactic Nuclei atau AGN). Gravitasi yang sangat kuat membuat materi di sekitar lubang hitam berpijar terang hingga melampaui gabungan cahaya seluruh bintang di galaksinya.
Materi yang tidak tertelan kemudian terdorong ke kutub lubang hitam dan disemburkan keluar sebagai dua jet plasma berkecepatan mendekati kecepatan cahaya. Fenomena ini dikenal sebagai kuasar. Ketika jet plasma tersebut mengarah tepat ke sudut pandang pengamat di Bumi, kuasar tersebut diklasifikasikan sebagai blazar.
Sinar Gamma dari Masa Awal Semesta
Cahaya dari Blazar OP 313 telah menempuh perjalanan selama 8 miliar tahun untuk sampai ke Bumi. Hal ini berarti manusia melihat kondisi blazar tersebut sebagaimana wujudnya pada 5 miliar tahun setelah peristiwa Big Bang, yaitu saat alam semesta berada dalam fase transisi penting.
“Sekitar 11 miliar tahun lalu, alam semesta mengalami periode aktivitas puncak yang dikenal sebagai ‘cosmic noon’, yang ditandai oleh tingkat pembentukan bintang dan galaksi yang sangat intens,” kata anggota tim peneliti, Axel Arbet-Engels, dalam sebuah pernyataan.
“Ketika fase aktivitas intens ini melambat dan galaksi-galaksi mulai berevolusi serta menjadi matang, alam semesta memasuki fase yang lebih tenang, yang berlanjut hingga hari ini,” lanjutnya.
Periode cosmic noon menjadi momen ketika OP 313 memancarkan letupan foton berenergi sangat tinggi berupa sinar gamma. Pancaran ini pertama kali teramati pada Desember 2023.
Para astronom kemudian menindaklanjutinya menggunakan prototipe Large-Sized Telescope (LST-1) dan teleskop Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC) yang berlokasi di Observatorium Roque de los Muchachos, La Palma, Spanyol.
Akselerator Partikel Raksasa
Analisis terhadap sinar gamma berenergi tinggi yang berasal dari jarak 8 miliar tahun cahaya tersebut memperlihatkan bagaimana lubang hitam supermasif di pusat OP 313 bertindak sebagai akselerator partikel kosmik.
Saat melintasi alam semesta, sinar gamma berinteraksi dengan total radiasi terakumulasi dari seluruh bintang, galaksi, dan AGN sepanjang sejarah kosmik, yang dikenal sebagai radiasi latar belakang ekstragalaksi (Extragalactic Background Light atau EBL). Interaksi ini membentuk pasangan elektron-positron dan mengurangi jumlah foton sinar gamma dalam sinyal tersebut.
Melalui pengamatan LST-1 dan MAGIC, para ilmuwan mengarakterisasi pengurangan foton ini. Hasilnya menunjukkan bahwa emisi sinar gamma intensif tersebut dipicu oleh populasi padat elektron relativistik, yakni elektron yang bergerak mendekati kecepatan cahaya dengan lubang hitam supermasif sebagai mesin pendorongnya.
“Dalam apa yang dikenal sebagai skenario leptonik, elektron telah dipercepat hingga kecepatan mendekati kecepatan cahaya di dalam jet plasma kuat yang dikeluarkan oleh lubang hitam supermasif pusat OP 313,” ujar anggota tim peneliti dari University of Geneva, Domenico Della Volpe.
“Saat bertabrakan dengan foton berenergi lebih rendah di sekitar lubang hitam, elektron memindahkan sebagian energinya yang besar ke foton-foton tersebut, sehingga mendorongnya ke tingkat energi yang sesuai dengan sinar gamma berenergi sangat tinggi,” tambahnya.
Penemuan yang dipublikasikan di jurnal Astronomy & Astrophysics ini menjadi langkah besar bagi dunia sains dalam memahami mekanisme kuasar dan fenomena paling kuat di alam semesta. (Space/Z-2)