Untuk mempercepat partikel hingga kecepatan mendekati cahaya, Anda membutuhkan sumber energi yang kuat. Di ruang angkasa, bintang-bintang dapat mempercepat partikel hingga energi yang cukup tinggi, dan ledakan supernova dapat menciptakan kilatan yang lebih kuat. Sumber permanen yang paling kuat dari partikel berenergi tinggi adalah lubang hitam supermasif yang ditemukan di pusat galaksi terbesar. Tetapi pembaca, mengingat struktur pada skala terbesar di Semesta, tidak dapat memahami sesuatu:
Saya sangat menyukai video dari simulasi Illustris [simulasi kosmologis komputer tentang pembentukan galaksi], sangat banyak sehingga saya menggali uraiannya. Dan dia terkejut: "Apa yang tampaknya ledakan sebenarnya berasal dari lubang hitam supermasif yang mengirim aliran material ke ruang intergalaksi, sambil memotong gelembung besar." Ini tidak dapat dipahami bagi saya, karena saya berpikir bahwa aliran material ini terbang ke arah satu sumbu, dan tidak menarik bola.
Jika salah satu dari Anda belum melihatnya, ini adalah simulasi dari proyek Illustris, yang menunjukkan evolusi struktur berskala besar, materi gelap, gas, dan materi biasa, dari tahap awal pengembangan Semesta hingga saat ini.
Dalam video, dari sekitar 1:08, dan terutama dari 1:25, ketika materi gelap muncul di sana di sebelah gas, ledakan terlihat di node terbesar dari struktur skala besar Alam Semesta. Mereka dapat disalahartikan sebagai ledakan supernova, tetapi sebenarnya ledakan seperti itu akan terjadi terlalu sering - beberapa puluh ribu kali untuk setiap kerangka simulasi. Kita bahkan tidak bisa melihat materi gelap, tetapi simulasi menunjukkannya untuk membantu kita memahami fenomena yang mengerahkan interaksi gravitasi. Dan jika Anda tertarik pada bagaimana efek gravitasi berbeda dari pembentukan struktur dan efek materi normal - yang sebagian besar dalam bentuk gas - simulasi dapat menunjukkan hal ini.
Sementara materi gelap membentuk struktur filiformis sederhana ini, hanya dikendalikan oleh gaya tarik gravitasi dan perluasan Alam Semesta, fisika materi normal - gas dari proton, neutron, dan elektron - jauh lebih rumit. Gas tidak hanya terkumpul menjadi gumpalan, yang memungkinkannya membentuk bintang, galaksi, dan gugusan galaksi, tetapi juga peka terhadap seluruh rangkaian gaya elektromagnetik. Ini berarti bahwa pada skala kecil itu mengumpul lebih kuat dari materi gelap, dan pada skala intergalaksi dan antar-mikroskopis besar itu lebih tersebar, karena gas (dan gas terionisasi dalam bentuk plasma) dapat melaju dengan kecepatan besar.
Video empat-panel menunjukkan bintang-bintang dan cahaya tampak yang seharusnya dihasilkan di wilayah ruang 33 juta tahun cahaya di panel kiri atas, kepadatan gas di kanan atas, dan - yang paling penting - suhu gas di panel kiri bawah. Perhatikan bagaimana suhu gas naik di tempat ledakan bola yang sama, yang muncul terutama karena lubang hitam supermasif. Ada mekanisme penting lain dari pemanasan gas dan umpan balik, tetapi secara khusus fitur ini terjadi karena ledakan lubang hitam supermasif, yang berlangsung dari jutaan hingga ratusan juta tahun.
Galaxy Centauri A, komposisi cahaya tampak, inframerah dan radiasi sinar-xTapi saya mengerti mengapa Anda berharap pemanasan ini mengambil bentuk aliran yang dibundel, karena inilah yang kami amati, misalnya, melihat lubang hitam supermasif di jantung galaksi Centaurus A, atau di galaksi elips raksasa Messier 87, di bawah.
Galaxy M87 dan fluks sangat collimated 5000 tahun cahayaJadi, jika materi dalam aliran ini dipercepat oleh balok linier yang sangat terkonsentrasi, mengapa gas dipanaskan dan diperluas sedemikian rupa seperti bola? Untuk menjawab pertanyaan ini, saya akan meminta Anda untuk memikirkan sesuatu yang biasanya tidak Anda ingat: bahwa Alam Semesta yang kita lihat tidak sesuai dengan yang asli. Sebagai contoh, di sini adalah foto galaksi yang sama, M87, dan jet-nya, terlihat dalam rentang sinar-X oleh teleskop Chandra (biru) dan dalam gelombang radio oleh teleskop VLT (merah), alih-alih gambar yang diperoleh oleh teleskop Hubble dalam rentang terlihat dan ultraviolet.
Dan ini bukan jet, kan? Mereka tidak bulat, tetapi mereka pasti tidak diperpanjang menjadi garis. Ada dua alasan untuk ini:
1. Gas dan materi biasa terus-menerus tertarik oleh galaksi besar dan semua struktur skala besar, dan sebagian besar dari mereka dengan tenang melewati jet ini.
2. Bahkan jika galaksi tidak bergerak, maka gas di pinggirannya berputar dan membuat gerakan yang tidak biasa, yang mengarah pada distribusi seragamnya.
Bahkan Bima Sakti kita, dengan lubang hitam supermasif yang agak tenang dan kecil, menunjukkan dua kelopak besar radiasi energi tinggi yang terdeteksi oleh teleskop Fermi.
Penelitian aktif, yang mempelajari radiasi sejumlah besar sumber, telah berkembang sangat jauh bukan hanya berkat penggunaan simulasi digital, termasuk proyek Illustris, tetapi juga pada tahun-tahun sebelum kemunculannya. Dalam ledakan yang meledak di simulasi Illustris, Anda tidak mengamati cahaya yang terlihat, tetapi suhu gas, dan apa yang terjadi adalah karena respons lubang hitam. Ini harus menjadi pengingat bahwa ketika kita melihat ke Semesta, baik melalui observatorium dan melalui simulasi, lebih banyak peristiwa yang terjadi di dalamnya daripada yang terlihat karena cahaya bintang yang mencapai mata kita.
Dan meskipun cahaya tampak hanya dapat dipancarkan oleh bagian sempit dari jet, gerakan spesifik gas yang mengelilinginya, ditambah dengan efek fisik paling sederhana dari perpindahan panas, melakukan segalanya sehingga energi gas didistribusikan ke seluruh ruang, dan tidak hanya sepanjang garis lurus. Penting untuk diingat bahwa ledakan yang Anda lihat bukanlah cahaya atau materi yang terlihat; Ini adalah ilustrasi suhu gas, dan ledakan inilah yang terjadi di sekitar lubang hitam aktif!