Ahli Astronomi India Mengenal Pasti Galaksi Radio Pertama dengan Empat Kitaran Aktiviti Lohong Hitam

Empat generasi jet dalam satu galaksi yang sangat besar

Sebuah galaksi yang terbentang kira-kira 4.2 juta tahun cahaya menyimpan bukti empat episod aktiviti berasingan di sekitar lohong hitam supermasif di pusatnya, memberikan ahli astronomi rekod kosmik yang luar biasa panjang tentang enjin kosmik yang berhenti dan bermula semula.

Penyelidik di Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Pune dan National Centre for Radio Astrophysics (NCRA-TIFR) mengenal pasti empat pasang ciri radio terang dalam galaksi berbentuk S J023721.13-010528.5. Setiap pasangan dikaitkan dengan generasi jet yang berbeza, iaitu aliran zarah bertenaga yang kuat dan dipacu keluar dari kawasan sekitar lohong hitam.

Pasukan itu menyifatkannya sebagai galaksi radio pertama yang diketahui menunjukkan bukti empat episod sedemikian. Dalam kalangan puluhan ribu galaksi radio yang dikaji ahli astronomi, kebanyakannya menunjukkan satu tempoh utama aktiviti jet. Hanya enam galaksi sebelum ini dikenal pasti mempunyai bukti tiga episod.

Kajian itu diketuai Pavan Khadekar, pelajar PhD di IISER Pune, di bawah bimbingan Dharam Vir Lal dari NCRA-TIFR dan Ramana Athreya dari IISER Pune. Dapatan kajian itu dilaporkan telah diterbitkan dalam The Astrophysical Journal pada 21 Oktober 2026.

Apakah maksud kitaran aktiviti lohong hitam?

Lohong hitam supermasif boleh mempunyai jisim berjuta-juta atau berbilion kali ganda jisim Matahari. Bahan yang berkumpul di sekelilingnya boleh membentuk aliran panas yang berputar. Sebahagian tenaga yang dibebaskan di kawasan sekeliling ini boleh menggerakkan jet yang bergerak jauh melampaui jasad galaksi hos yang kelihatan.

Ahli astronomi menggelar sesebuah galaksi sebagai galaksi radio apabila struktur yang berkaitan dengan aktiviti ini bersinar dengan kuat pada panjang gelombang radio. Teleskop radio mengesan sinaran itu, sekali gus mendedahkan ciri-ciri yang mungkin tidak kelihatan dalam gambar biasa yang diambil menggunakan cahaya tampak.

Jet boleh kekal aktif selama berjuta-juta tahun sebelum pudar. Permulaan semula pada masa kemudian boleh melancarkan sepasang jet baharu sementara struktur lama masih dapat dikesan lebih jauh di luar. Oleh itu, sesebuah galaksi boleh menyimpan beberapa generasi aktiviti serentak, sebagaimana kesan berturut-turut pada landskap boleh mengekalkan bukti peristiwa dari tempoh yang berbeza.

Bagi J023721.13-010528.5, dapatan utama ialah kehadiran empat generasi dalam sistem yang sama. Lohong hitam itu kekal di tempatnya sepanjang episod-episod ini; yang berubah ialah aktiviti berkaitan bahan di sekelilingnya serta jet yang digerakkannya.

Bagaimana pasukan itu membina semula sejarah galaksi

Khadekar dan rakan-rakannya menggabungkan pemerhatian daripada Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) di India, Very Large Array di Amerika Syarikat dan teleskop MeerKAT di Afrika Selatan. Secara bersama, pemerhatian tersebut membolehkan pasukan itu meneliti struktur radio galaksi yang luas dan membezakan ciri-ciri yang dikaitkan dengan episod berlainan.

Bukti pentingnya ialah empat pasang kawasan pancaran terang. Kawasan pancaran terang ialah kawasan cerah yang dikaitkan dengan jet, selalunya di tempat aliran pantas memindahkan tenaga kepada bahan sekeliling. Kawasan sedemikian membantu ahli astronomi menjejak perjalanan jet dan interaksinya dengan persekitaran.

Empat pasang bermaksud lapan kawasan terang yang tersusun dalam empat set berkaitan. Pengelompokan berpasangan penting kerana jet lazimnya muncul dalam arah bertentangan dari kawasan pusat. Para penyelidik mentafsirkan keempat-empat set itu sebagai bukti generasi yang berasingan, bukannya satu episod berterusan.

Athreya pada mulanya tidak yakin bahawa galaksi itu telah mencapai fasa aktiviti keempat, meskipun Lal bertegas mengenainya. Beliau berkata bahawa usaha mendapatkan bukti yang meyakinkan memerlukan masa. Penelitian itu penting dalam dapatan tersebut: untuk mengenal pasti generasi keempat, pasukan itu perlu memastikan bagaimana struktur yang diperhatikan saling berkaitan.

Sejarah yang diukur dalam jutaan tahun

Anggaran usia bagi generasi kawasan pancaran terang itu berjulat daripada kira-kira enam juta hingga 21 juta tahun. Para penyelidik juga menganggarkan bahawa episod aktiviti terkini bermula beberapa juta tahun lalu. Anggaran ini menggambarkan sejarah yang dibina semula daripada pancaran radio galaksi, bukannya perubahan yang diperhatikan sepanjang hayat manusia.

Urutan umumnya ialah:

• Kira-kira 21 juta tahun: hujung lebih tua bagi julat anggaran usia yang dikaitkan dengan generasi jet yang diperhatikan.
• Kira-kira enam juta tahun: hujung lebih muda bagi julat anggaran itu.
• Beberapa juta tahun lalu: anggaran permulaan episod aktiviti keempat dan yang paling terkini.
• 21 Oktober 2026: tarikh penerbitan dapatan itu dalam The Astrophysical Journal yang dilaporkan.

Angka-angka itu merangkumi kira-kira 15 juta tahun antara hujung lebih tua dengan hujung lebih muda bagi julat yang dinyatakan. Ini memberikan gambaran tentang kedalaman rekod tersebut, walaupun para penyelidik belum menyediakan garis masa lengkap bagi setiap permulaan semula atau tempoh tidak aktif di antaranya.

Ahli astronomi menganggarkan usia struktur radio berdasarkan sifat fizikalnya dan model tentang bagaimana struktur itu berubah. Zarah bertenaga berubah apabila memancarkan sinaran dan bergerak, lalu meninggalkan petunjuk dalam isyarat radio. Usia yang diperoleh ialah anggaran, jadi urutan itu paling sesuai difahami pada skala berjuta-juta tahun.

Mengapa empat episod menjadikan galaksi ini luar biasa

J023721.13-010528.5 menambah bab keempat kepada jenis sejarah yang jarang dapat dijejak ahli astronomi walaupun sehingga tiga episod. Enam galaksi yang dikenal pasti sebelum ini dengan tiga episod memberikan contoh aktiviti berulang; objek ini memanjangkan urutan yang diperhatikan itu dengan satu lagi generasi.

Skala galaksi itu menjadikan rekod tersebut lebih mengagumkan. Tahun cahaya ialah jarak yang dilalui cahaya dalam tempoh setahun, maka jarak 4.2 juta tahun cahaya bermakna cahaya memerlukan kira-kira 4.2 juta tahun untuk melintasinya. Dalam hal ini, saiz yang dinyatakan merujuk kepada galaksi yang sangat besar itu serta struktur radionya.

Bentuknya yang menyerupai huruf S ialah satu lagi aspek geometri yang diperhatikan. Kajian itu mengenal pasti bentuk tersebut bersama-sama beberapa pasang kawasan pancaran terang, tetapi punca lengkungannya belum dipastikan dalam laporan penemuan itu. Menjelaskan bentuk tersebut dan membina semula kitaran aktiviti ialah tugas yang berkaitan, yang memerlukan penelitian terhadap susunan ciri-ciri radio itu.

Nilai saintifiknya terletak pada kewujudan episod-episod berturut-turut yang kekal terpelihara di sekitar enjin pusat yang sama. Para penyelidik boleh membandingkan generasi tersebut dalam satu galaksi, yang berkongsi galaksi hos dan persekitaran sekeliling, dan bukannya bergantung sepenuhnya pada perbandingan antara objek yang berlainan.

Adakah jet semakin lemah atau semakin pendek tempohnya?

Para penyelidik mencadangkan bahawa jet mungkin kehilangan kuasa, kekal aktif untuk tempoh yang lebih singkat, atau mengalami kedua-duanya dalam setiap episod berturut-turut. Empat generasi memberikan lebih banyak peluang untuk meneliti kemungkinan itu berbanding galaksi yang hanya menunjukkan satu permulaan semula.

Kuasa dan tempoh menerangkan dua perkara berbeza. Jet yang kurang berkuasa menyalurkan tenaga dengan lebih perlahan. Episod yang lebih singkat menyalurkan tenaga untuk tempoh yang lebih pendek. Kedua-dua perubahan boleh mengubah struktur yang ditinggalkan, sementara gas di sekelilingnya juga boleh mempengaruhi cara jet mengembang dan pudar.

Oleh itu, cadangan itu menyentuh kemungkinan perubahan output lohong hitam dalam episod-episod berulang. Penemuan ini memberikan para penyelidik sebuah sistem untuk mengkaji corak itu, dengan sisa-sisa lama dan struktur yang lebih baharu tersedia untuk dibandingkan.

Sebab aktiviti itu berulang kali terhenti dan bermula semula masih belum diketahui. Bahan yang sampai ke kawasan pusat membekalkan proses yang menggerakkan jet, maka perubahan pada bekalan itu penting untuk memahami kitaran tersebut. Untuk memastikan apa yang berlaku dalam galaksi khusus ini, kajian lanjut terhadap struktur radio dan persekitarannya diperlukan.

Tiga balai cerap, satu rekod bersama

Penemuan ini menggabungkan pemerhatian daripada instrumen di tiga benua. Pemerhatian radio yang berbeza boleh membantu para penyelidik meneliti ciri-ciri terang dan padat serta pancaran yang lebih malap dan luas. Bagi galaksi dengan beberapa generasi aktiviti, mengesan semula jejak lama itu penting untuk membina semula sejarahnya.

Khadekar, penyelidik kedoktoran IISER Pune yang mengetuai kajian itu, menjelaskan bagaimana akses kepada data balai cerap menyokong penyelidikan tersebut:

"Banyak teleskop radio menyediakan data mereka secara percuma kepada penyelidik di seluruh dunia. Falsafah kolaboratif balai cerap ini membolehkan penyiasatan yang lebih menyeluruh dan penggunaan data yang lebih cekap; saintis yang berbeza boleh menggunakan pemerhatian yang sama untuk meneroka idea yang berlainan," kata Khadekar.

Gabungan pemerhatian GMRT, Very Large Array dan MeerKAT menggambarkan pendekatan itu. Pemerhatian radio yang dikumpulkan untuk satu penyelidikan juga boleh mengandungi bukti yang berguna untuk penyelidikan lain, termasuk struktur malap yang kepentingannya menjadi jelas apabila diteliti bersama-sama data lain.

Kajian lanjut terhadap galaksi seumpamanya boleh membantu menentukan kekerapan aktiviti berulang berlaku dan sama ada jet yang lebih baharu lazimnya menjadi lebih lemah atau lebih singkat tempohnya. Buat masa ini, J023721.13-010528.5 memberikan kes yang jarang ditemui dengan empat generasi untuk dikaji, sekali gus memanjangkan sejarah aktiviti lohong hitam berulang yang diperhatikan melangkaui contoh-contoh yang diketahui sebelum ini.

Perkara Utama

• Penyelidik di IISER Pune dan NCRA-TIFR mengenal pasti galaksi radio pertama yang diketahui mempunyai bukti empat episod aktiviti lohong hitam yang berasingan.
• Galaksi berbentuk S J023721.13-010528.5 terbentang kira-kira 4.2 juta tahun cahaya.
• Empat pasang kawasan pancaran terang menjejaki generasi jet yang berbeza, dengan anggaran usia antara enam juta hingga 21 juta tahun.
• Episod terkini kelihatan bermula beberapa juta tahun lalu.
• Pasukan itu menggabungkan pemerhatian daripada GMRT di India, Very Large Array di Amerika Syarikat dan teleskop MeerKAT di Afrika Selatan.
• Para penyelidik mencadangkan bahawa jet berturut-turut mungkin menjadi lebih lemah atau kekal aktif untuk tempoh yang lebih singkat. Punca aktiviti berulang kali terhenti dan bermula semula masih belum diketahui.