Para ilmuwan menggunakan distorsi kecil dalam radiasi latar belakang oleh gravitasi materi di Alam Semesta untuk menyingkap hubungan antara luminositas kuasar dan massa materi gelap di halo.
Distorsi dalam radiasi latar belakang tersebut diperoleh dari data yang diambil oleh satelit Planck dan hasilnya merupakan konfirmasi penting terkait pemahaman evolusi galaksi di sepanjang sejarah kosmis.
Sebagian besar galaksi di alam semesta diketahui memiliki lubang hitam supermasif di pusat yang massanya jutaan sampai miliaran massa Matahari. Sebagian besar lubang hitam supermasif ini merupakan objek dorman atau tertidur. Tapi, satu persen di antaranya merupakan lubang hitam supermasif aktif yang mengakresi materi di sekelilingnya dengan laju yang sangat cepat. Proses akresi ini membuat materi di sekitar lubang hitam bersinar terang di seluruh spektrum elektromagnetik. Akibatnya galaksi aktif yang dikenal sebagai kuasar, menjadi sumber paling terang di kosmos.
Meskipun masih belum jelas apa yang mengaktifkan lubang hitam, fase akresi yang dinyalakan dan dimatikan memperlihatkan bahwa kuasar memainkan peran penting dalam mengatur evolusi galaksi di sepanjang sejarah kosmis. Untuk alasan ini, sangat penting untuk memahami hubungan antara kuasar, galaksi induk mereka, dan lingkungan galaksi tersebut pada skala besar.
Berdasarkan skenario utama pembentukan struktur Alam Semesta, galaksi terbentuk dari materi biasa di simpul terpadat jaringan kosmis – jaringan filamen, dengan materi utama penyusunnya adalah materi gelap yang melingkupi kosmos. Distribusi kompleks dari materi maupun materi gelap ternyata berasal dari fluktuasi kecil pada alam semesta purba, yang meninggalkan jejak dalam radiasi latar belakang, cahaya paling tua dalam sejarah semesta.
Pindaian langit dari tahun 2009 – 2013 oleh satelit Planck telah menghasilkan peta langit radiasi latar belakang yang. akurat sehingga para ilmuwan bisa menggunakannya untuk mengetahui usia, pemuaian, sejarah dan isi alam semesta dengan akurat.
Seperti yang diprediksi Einstein dalam relativitas umum, objek masif bisa melengkungkan ruangwaktu di sekitarnya termasuk membelokkan cahaya yang melintas di dekatnya. Fenomena ini dikenal sebagai lensa gravitasi yang juga memengaruhi pengukuran radiasi latar belakang yang dilakukan Planck. Dalam pengukuran inilah ada sidik jari distribusi materi skala besar dari cahaya kosmis kuno yang dilihat oleh Planck.
Galaksi terbentuk dan berevolusi dalam ‘perancah’ materi gelap yang tidak dapat kita amati secara langsung. Akan tetapi distorsi pelensaan gravitasi yang tercetak pada radiasi latar belakang dapat digunakan untuk mempelajari struktur materi gelap di sekitar galaksi.
Distorsi pelensaan gravitasi radiasi latar belakang memang sangat kecil akan tetapi bisa memperlihatkan perbedaan pada skala 10 menit busur atau ekivalen dengan sepertiga diameter Bulan purnama. Sangat kecil memang, tapi ketika digabungkan untuk seluruh langit maka bisa menghasilkan sinyal yang lebih jelas di sekitar kuasar.
Dalam penelitian ini, analisis dilakukan pada peta pelensaan gravitasi oleh Planck yang memuat 200.000 kuasar yang ada saat alam semesta berusia 4 miliar tahun. Dari data inilah massa materi gelap pada halo di sekitar kuasar bisa diketahui. Selain itu, para astronom juga bisa mengetahui perbedaan jumlah materi gelap di sekitar kuasar dengan lumonistas berbeda.
Hasilnya, semakin besar luminositas kuasar, maka semakin masif materi gelap di halo.
Hasil ini jelas memperlihatkan ada hubungan antara luminositas kuasar, energi yang dilepaskan, dengan massa materi gelap dan lingkungan sekitarnya yang merentang sampai puluhan tahun cahaya di sekeliling kuasar. Dalam penelitian ini, radiasi latar belakang digunakan sebagai cahaya latar alam semesta. Cahaya latar inilah yang dibelokkan secara gravitasi oleh materi latar depan.
Penemuan ini sesuai dengan model teoretis pembentukkan kuasar terkait hubungan massa dan luminositas kuasar, khususnya. untuk kuasar yang sangat terang dan melepaskan energi yang sangat besar akibat lubang hitam mengakresi materi di sekitarnya pada laju maksimum.
Sumber: ESA
