Mengungkap Misteri Quasar: Mesin Kosmik Paling Terang di Alam Semesta

Alam semesta kita menyimpan berbagai fenomena yang menakjubkan, dan di antara yang paling terang serta misterius adalah quasar. Objek-objek luar biasa ini memancarkan cahaya dan energi yang luar biasa dari jarak miliaran tahun cahaya, menjadikannya saksi masa lalu kosmik yang gemilang. Para astronom telah mempelajari quasar sejak penemuan awalnya pada tahun 1950-an, yang telah merevolusi pemahaman kita tentang evolusi galaksi dan struktur alam semesta yang luas.

Ilustrasi Quasar

Quasar adalah inti galaksi aktif yang sangat terang dan energetik. Istilah "quasar" sendiri merupakan singkatan dari "quasi-stellar radio source" (sumber radio mirip bintang). Nama ini diberikan karena saat pertama kali ditemukan pada tahun 1950-an, quasar tampak seperti titik cahaya redup mirip bintang jika dilihat melalui teleskop optik, namun memancarkan sinyal radio yang sangat kuat.

Meskipun terlihat seperti bintang dan kadang disebut "objek kuasi bintang", quasar bukanlah sebuah bintang. Bintang seperti Matahari menghasilkan energinya sendiri, sedangkan quasar mendapatkan energinya dari lubang hitam supermasif yang sangat besar. Quasar adalah jenis inti galaksi aktif (AGN) yang paling bercahaya. Lebih dari satu juta quasar telah teridentifikasi hingga saat ini.

Lubang hitam supermasif di dalam inti galaksi elips superraksasa Messier 87 di konstelasi Virgo. Massanya diperkirakan mencapai miliaran kali lipat massa Matahari (7,22+0,34 −0,40×109 M☉) pada tahun 2016. Citra ini dirilis oleh pryek Event Horizon Telescope pada April 2019.

Energi besar yang dihasilkan quasar berasal dari lubang hitam supermasif di pusatnya, yang memiliki massa jutaan hingga puluhan miliar kali massa Matahari. Lubang hitam ini menarik materi di sekitarnya. Materi seperti gas dan debu tidak langsung jatuh ke dalam lubang hitam, melainkan membentuk piringan akresi yang berputar di sekelilingnya.

Gesekan dan kompresi material dalam piringan akresi ini memanaskan materi hingga suhu ekstrem, mencapai jutaan bahkan sepuluh triliun derajat Celsius. Panas yang luar biasa ini menyebabkan materi memancarkan energi dalam jumlah besar dalam bentuk radiasi elektromagnetik di berbagai panjang gelombang, mulai dari sinar-X, ultraviolet, cahaya tampak, hingga gelombang radio. Konversi energi gravitasi menjadi radiasi oleh materi yang jatuh ke lubang hitam ini sangat efisien, mengubah antara 5,7% hingga 32% massa menjadi energi, jauh lebih tinggi dibandingkan fusi nuklir di bintang yang hanya 0,7% pada Matahari.

Selain piringan akresi, sebagian materi juga terlempar keluar dari lubang hitam dalam bentuk semburan (jet) yang sangat terang dan terkonsentrasi di sepanjang kutub rotasi galaksi. Semburan ini juga berkontribusi pada kecerahan luar biasa quasar.

Quasar adalah objek paling terang yang ada di luar angkasa. Mereka dapat mengeluarkan cahaya hingga satu triliun kali lebih terang daripada Matahari, atau bahkan seratus kali lebih terang daripada seluruh galaksi Bima Sakti. Kecerahan yang ekstrem ini memungkinkan quasar meredam semua cahaya dari bintang lain di galaksi yang sama dan bahkan menutupi galaksi-galaksi kuno di sekitarnya. Luminositas terangnya ini menjelaskan mengapa mereka tetap terlihat meskipun berjarak miliaran tahun cahaya.

Meskipun sangat terang, quasar berjarak sangat jauh dari Bumi, mencapai jutaan hingga miliaran tahun cahaya. Quasar terdekat yang diketahui berjarak sekitar 600 juta tahun cahaya, sementara yang paling terkenal, 3C 273, berjarak sekitar 2,3 miliar tahun cahaya. Quasar terjauh yang diketahui berjarak sekitar 13,13 miliar tahun cahaya, yang berarti kita melihatnya seperti saat alam semesta baru berusia 670 juta tahun. Ini berarti ketika kita mengamati quasar, kita sebenarnya sedang menyaksikan kondisi alam semesta di masa lalu yang sangat jauh.

Quasar tidak dapat bertahan selamanya. Mereka mendapatkan energi dari materi yang berputar di dalam lubang hitam. Ketika pasokan material ini habis, quasar akan berhenti memancarkan cahaya dan mati. Aktivitas quasar diyakini bersifat episodik, dengan setiap episode berlangsung sekitar satu juta tahun dan total masa hidup quasar sekitar 10 juta tahun.

Para astronom percaya bahwa sebagian besar, jika tidak semua, galaksi besar pernah melewati "fase quasar" di masa mudanya. Setelah era ini, galaksi-galaksi menjadi lebih tenang karena kekurangan pasokan materi untuk memberi makan lubang hitam pusatnya. Bahkan, galaksi kita, Bima Sakti, diperkirakan pernah melewati fase aktif yang kurang kuat dari quasar, dan kemungkinan akan menjadi quasar aktif di masa depan saat bertabrakan dengan Galaksi Andromeda sekitar 3-5 miliar tahun lagi, yang dapat memicu kembali aktivitas lubang hitam supermasifnya.

Aktivitas quasar juga berperan penting dalam evolusi galaksi. Radiasi intens, semburan materi, dan angin kuat dari quasar dapat memanaskan atau bahkan menyingkirkan medium antarbintang dari galaksi inang. Hilangnya gas ini secara bersamaan menghentikan pembentukan bintang dan memutus pasokan bahan bakar quasar, sehingga membekukan massa bintang dan massa lubang hitam.

Tidak semua quasar memiliki emisi radio yang kuat; sekitar 10% adalah "radio-loud," sementara sisanya adalah "radio-quiet". Berdasarkan karakteristik dan sudut pandang pengamat, quasar diklasifikasikan menjadi beberapa subtipe:

Penemuan dan studi quasar memiliki implikasi luas bagi ilmu pengetahuan modern. Mereka membantu ilmuwan memahami evolusi galaksi, pembentukan bintang, dan sifat dasar ruang-waktu. Karena jaraknya yang ekstrem, quasar juga berfungsi sebagai titik referensi penting dalam sistem referensi langit internasional, memungkinkan pengukuran posisi dengan akurasi tinggi.

Quasar juga memberikan petunjuk tentang akhir periode reionisasi Big Bang, ketika medium antargalaksi berubah dari gas netral menjadi plasma. Meskipun bukan sumber utama reionisasi, radiasi ultraviolet pengion intens dari quasar sangat signifikan. Studi quasar terus menjadi bidang aktif dalam astronomi, membuka jalan bagi teknologi observasi baru seperti Teleskop Luar Angkasa Hubble dan James Webb, serta membawa kita lebih dekat untuk memahami asal-usul alam semesta.