Film radio jet: gambaran baru aliran plasma di sekitar lubang hitam supermasif

Dua puluh tujuh tahun pengamatan terhadap salah satu galaksi aktif paling terang di alam semesta akhirnya menyatu menjadi gambaran yang berkesinambungan. Blazar 3C 345, yang terletak pada jarak sekitar lima miliar tahun cahaya, telah lama menjadi objek perhatian yang saksama. Jet relativistiknya, yang dilontarkan oleh lubang hitam supermasif di pusatnya, menunjukkan "simpul-simpul" terang yang tampak melesat dengan kecepatan superluminal. Selama beberapa dekade, para astronom menjelaskannya sebagai gelombang kejut — front kompresi plasma yang merambat di sepanjang jet lebih cepat daripada materi di sekitarnya. Sebuah karya baru yang diterbitkan di Nature menunjukkan bahwa gambaran yang lazim ini, setidaknya untuk 3C 345, tidak tahan uji.

Tim peneliti menerapkan algoritme kine — sebuah metode jaringan saraf yang mampu mengubah citra radio yang terpisah-pisah menjadi video terpolarisasi yang berkesinambungan. Dasar dari metode ini adalah 116 pengamatan yang dilakukan dari tahun 1995 hingga 2022 oleh jaringan VLBA dalam kerangka program MOJAVE pada frekuensi 15 GHz. Algoritme tersebut memproses semua data secara bersamaan, dengan mempertimbangkan hubungan ruang-waktu, dan menghasilkan model halus yang dapat "diputar" pada titik waktu mana pun. Hasilnya mengesankan: resolusi meningkat sekitar empat kali lipat dibandingkan dengan metode tradisional, sedangkan rentang dinamisnya meningkat hampir 140 kali. Alih-alih titik-titik terang yang terpisah, para ilmuwan melihat aliran plasma yang utuh dan mampu mengukur kecepatan lokalnya di setiap titik pada jet tersebut.

Video tersebut menunjukkan bahwa simpul-simpul terang bergerak dengan kecepatan yang kira-kira sama dengan plasma di sekitarnya. Tidak ditemukan kecepatan yang lebih tinggi yang nyata, yang seharusnya diperlukan untuk gelombang kejut. Terlebih lagi, puncak kecerahan tidak bertepatan dengan maksimum polarisasi — argumen lain yang menentang interpretasi klasik. Data polarisasi lebih menunjukkan adanya wilayah magnetik yang diperkuat secara lokal, yang kecerahannya semakin meningkat karena arah gerakannya. Plasma terus mengalir keluar dari inti yang kompak, terkadang melontarkan struktur terang yang terpisah, yang awalnya terbang hampir secara balistik, kemudian berbelok dengan mulus di sepanjang sumbu jet dan melarut ke dalam "ekor" difus.

Penemuan ini sejauh ini hanya berlaku untuk 3C 345. Para penulis menekankan bahwa kesimpulan ini tidak boleh secara otomatis diterapkan pada semua jet inti galaksi aktif. Namun demikian, metode ini sudah siap diterapkan pada arsip ratusan objek. Jika gambaran serupa terulang, pemahaman tentang bagaimana lubang hitam supermasif mempercepat dan menyusun materi dapat berubah secara serius.

Di balik angka-angka dan algoritme, terdapat sesuatu yang lebih besar. Miliaran tahun yang lalu di galaksi yang jauh, materi yang jatuh ke dalam lubang hitam melahirkan sinar relativistik sempit yang masih melintasi ruang antargalaksi hingga saat ini. Kita, yang hidup di planet mungil, dengan bantuan teleskop radio yang tersebar di seluruh Bumi dan jaringan saraf, mampu melihat pergerakan plasma dalam sinar ini. Alam semesta ternyata tersusun sedemikian rupa sehingga proses-prosesnya yang paling agung — kelahiran jet di cakrawala peristiwa, medan magnet, kecepatan relativistik — meninggalkan jejak yang dapat diuraikan. Dan setiap metode baru hanya memperkuat perasaan bahwa dunia tempat kita berada terhubung dengan sangat presisi dan kompleks, dan apa yang terjadi di kedalamannya jauh melampaui skala yang biasa kita kenal.