“The artistic visualization shows J0313-1806, the most distant (and therefore earliest) quasar ever found.” (Sumber: NOIRLab/NSF/AURA/J. Da Silva)
Kebanyakan sumber radio berasal dari galaksi. Namun, sekitar tahun 1950, astronom menemukan objek yang nampak seperti bintang biru (bintang yang panas). Penemuan objek tersebut diberi sebutan “quasi-stellar radio sources” yang kemudian disingkat sebagai quasar. Ketika menganalisis spektrum optik dari objek tersebut pada 1963, astronom Maarten Schmidt menemukan bahwa objek tersebut berjarak lebih dari dua miliar tahun cahaya. Kecerlangan quasar yang bervariasi dalam rentang waktu sesingkat beberapa hari menunjukkan bahwa objek ini berukuran sangat kecil. Hal yang menarik adalah objek tersebut memiliki kecerlangan 100 kali lebih terang dari galaksi-galaksi paling terang di sekitarnya. Hal tersebut dapat dijelaskan apabila objek ini berukuran sangat masif. Bagaimana bisa objek yang kira-kira seukuran Tata Surya memiliki massa sejuta kali massa Matahari? Hingga saat itu, belum pernah ada objek begitu terang yang teramati dengan jarak sangat jauh.
Salah Satu Objek Paling Terang dan Energetic di Alam Semesta
Quasar terbentuk ketika materi dengan jumlah sangat banyak tertarik oleh supermassive black hole, mengelilinginya dalam bentuk piringan sebelum akhirnya jatuh ke dalamnya. Galaksi-galaksi yang bertabrakan dan kemudian menambah massa lubang hitam di pusatnya dianggap sebagai pemicu dari terjadinya fenomena ini. Akibat gaya gravitasi yang ekstrem, gesekan yang terjadi pada piringan akan menyebabkan gas dan debu tersebut memanas hingga jutaan derajat dan bercahaya. Objek ini kemudian akan melontarkan jet, yaitu semburan plasma yang terdorong ke luar di sepanjang sumbu rotasi piringan, sering kali dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya. Mekanisme tersebut memungkinkan quasar untuk memiliki kecerlangan yang sangat besar, bahkan mampu mengalahkan kecerlangan galaksi induknya. Objek ini merupakan salah satu objek paling terang dan energetic di alam semesta.
Mengungkap Masa Lalu Kosmos
Cahaya membutuhkan waktu untuk melintasi ruang angkasa. Cahaya dari objek dengan jarak sangat jauh membutuhkan waktu yang lama untuk sampai ke kita. Dengan kata lain, kita mengamati objek tersebut sebagaimana objek itu terlihat di masa lalu. Para astronom menemukan bahwa jumlah quasar meningkat ketika kita mengamati semakin jauh. Hal tersebut memberikan kita informasi bahwa pada masa lalu, quasar merupakan objek yang lebih common. Tren ini terus meningkat hingga pada jarak yang sangat jauh, tepatnya pada masa sekitar 13.5 miliar tahun yang lalu. Cahaya dari quasar memulai perjalanannya ketika alam semesta masih sangat muda, yaitu kurang dari satu miliar tahun setelah big bang. Pengamatan objek ini memungkinkan kita untuk mempelajari evolusi alam semesta, seperti bagaimana galaksi dan supermassive blackhole berevolusi, hingga mempelajari pemicu terjadinya Era of Reionization, yaitu suatu masa lebih dari 13 miliar tahun yang lalu, ketika gas-gas netral di permulaan semesta terionisasi selama ratusan juta tahun.
Hubble Space Telescope image of the core of quasar 3C 273. Located 2.5 billion light-years away, 3C 273 is the first quasar ever discovered in 1963. (Sumber: NASA, ESA, Bin Ren (Université Côte d’Azur), John Bahcall (IAS), Joseph DePasquale (STScI))
Quasar sebagai Alat Penentu Jarak
Pada 1912, Henrietta Leavitt menemukan bahwa periode variabilitas kecerlangan Cepheid terkait dengan luminositas intrinsiknya sehingga memungkinkan ditentukannya jarak galaksi tempat Cepheid berada. Kemudian, supernova tipe Ia dapat berperan sebagai “lilin standar” yang dapat digunakan sebagai alat penentu jarak dengan skala yang lebih luas, yaitu pada masa sekitar 3 miliar tahun setelah big bang. Kini, quasar diusulkan sebagai “lilin standar” untuk penentuan jarak yang lebih jauh. cahaya ultraviolet yang diemisikan oleh piringan quasar akan menabrak elektron dan energi akan dipancarkan sebagai cahaya sinar-X. Ditemukannya relasi antara luminositas sinar-X dan ultraviolet memungkinkan kita untuk melakukan pendekatan penggunaan quasar sebagai “lilin standar” dengan rentang jarak yang sangat jauh, yaitu pada masa kurang dari satu miliar tahun setelah big bang. Jarak yang ditentukan kemudian dapat digunakan untuk menguji model kosmologi.
Alam semesta berevolusi dan kita ingin tahu keseluruhan kisahnya. Dalam mempelajari alam semesta, kita membutuhkan suatu sumber cahaya yang sangat terang. Mekanisme quasar memungkinkannya untuk mengemisikan cahaya yang sangat terang sehingga meski berada di jarak yang sangat jauh, kita dapat mengamatinya dengan baik. Quasar merupakan objek yang sempurna untuk mengungkap rahasia dari permulaan alam semesta.
Penulis: Karyssa Tetiani Agusta (10322050)
Penyunting: M. Khawariz Andaristiyan (10321005)
Referensi:
Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian. (2021, 10 September). Quasars as Cosmic Standard Candles. https://www.cfa.harvard.edu/news/quasars-cosmic-standard-candles/.
Dainotti, G., et al. (2023, 10 Juni). Quasars: Standard Candles up to z =7.5 with the Precision of Supernovae Ia. The Astrophysical Journal, 950:45. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/accea0/pdf.
NASA. (n.d.). Quasars. https://science.nasa.gov/mission/hubble/science/science-behind-the-discoveries/hubble-quasars/.
NASA Webb Telescope Team. (2021, 23 Juni). NASA’s Webb Will Use Quasars to Unlock the Secrets of the Early Universe. NASA. https://www.nasa.gov/universe/nasas-webb-will-use-quasars-to-unlock-the-secrets-of-the-early-universe/.
Peterson, B. (2025, 8 Februari). Quasar. Encyclopaedia Britannica. https://www.britannica.com/science/quasar.