Kebolehubahan sinar-x sagittarius A* dari tahun 1999 hingga 2019 menerusi cerapan Chandra

Abstract

Sagittarius A* (Sgr A*) ialah sebuah lohong hitam supermasif (supermassive black hole, SMBH) dorman yang berada di pusat galaksi Bima Sakti. Lohong hitam ini mempunyai jisim 4.3 × 106 𝑀⊙ dan berada pada jarak 8.28 kpc (∼27,000 tahun cahaya) dari Bumi. Meskipun Sgr A* merupakan sebuah SMBH dorman dan sentiasa berada dalam keadaan tenang, ia tetap menunjukkan sifat kebolehubahan dalam panjang gelombang sinar-X iaitu melepaskan ∼1 suar per hari. Malah, terdapat beberapa kajian telah melaporkan suar yang sangat terang melebihi luminositi ketika keadaan tenang, L ∼ 2 × 1033 erg s−1 (0.52𝐿⊙). Kebanyakan kajian tersebut hanya menumpukan pengesanan suar berdasarkan skala masa jangka pendek dan perkara ini dilihat tidak dapat memberikan gambaran secara menyeluruh tentang aktiviti Sgr A*. Oleh itu, kajian ini dijalankan untuk menentukan kebolehubahan jangka panjang dan menganalisis kebolehubahan jangka pendek Sgr A* berdasarkan perspektif sinar-X sepanjang 20 tahun. Kajian ini menggunakan data sinar-X tenaga rendah, 2−8 keV yang dicerap oleh Balai Cerap Sinar-X Chandra dari tahun 1999−2019, merangkumi 143 cerapan. Pencirian spektrum sinar-X dilakukan terhadap kesemua cerapan bagi melihat kebolehubahan sinar-X jangka panjang Sgr A* menerusi lengkung cahaya (luminositi intrinsik dan cerapan), ketumpatan gas dan debu serta kecerunan spektrum (indeks foton). Nilai purata luminositi cerapan dan intrinsik ialah, <L2−8 keV,cer> = (2.24 ± 2.12) × 1033 erg s−1 dan <L2−8 keV,int> = (3.69 ± 4.25) × 1033 erg s−1, manakala nilai purata yang diukur bagi ketumpatan gas dan debu serta indeks foton ialah, <NHukur> = (9.03 ± 3.46) × 1022 cm−2 dan <Γukur> = 1.90 ± 0.68. Kajian ini mendapati terdapat tujuh cerapan (∼5%) menunjukkan peningkatan luminositi yang ketara iaitu melebihi nilai purata menerusi lengkung cahaya sinar-X intrinsik jangka panjang. Namun begitu, NHukur dan Γukur bagi tujuh cerapan tersebut tidak menunjukkan sifat kebolehubahan. Justeru, punca kebolehubahannya bukan berpunca daripada pengaburan dan mungkin juga bukan daripada penokokan bahan terhadap Sgr A*. Oleh yang demikian, kajian lanjut diperlukan untuk mengenal pasti punca kebolehubahan yang sebenar. Kemudian, bagi melihat kebolehubahan sinar-X jangka pendek Sgr A*, lengkung cahaya setiap cerapan dimodelkan menerusi algoritma blok Bayes. Algoritma ini berjaya mengesan sebanyak 101 suar daripada 143 cerapan, iaitu dengan kadar purata ∼1 suar per hari atau satu suar pada setiap 64.4 ks. Berdasarkan 143 cerapan tersebut, ∼48% cerapan mempunyai kehadiran suar dan majoritinya dilihat mengesan sekurang-kurangnya satu suar per cerapan dengan kadar ∼69%. Secara amnya, Sgr A* berada dalam keadaan tenang sepanjang 20 tahun pencerapan Chandra. Walau bagaimanapun, ia menunjukkan sifat kebolehubahan sinar-X jangka panjang berdasarkan peningkatan luminositi terhadap tujuh cerapan (∼5%) menerusi lengkung cahaya sinar-X intrinsik jangka panjang, manakala bagi sifat kebolehubahan sinar-X jangka pendek pula, Sgr A* menunjukkan sifat kebolehubahannya dengan melepaskan ∼1 suar per hari. Berdasarkan kebolehubahan yang ditonjolkan ini, ia dapat membantu kita dalam memahami dengan lebih menyeluruh tentang aktiviti Sgr A* khususnya menerusi perspektif sinar-X. Dipercayai bahawa segala aktiviti SMBH yang berada di pusat sesebuah galaksi boleh memberikan kesan yang signifikan terhadap isi galaksi perumah seperti kadar pembentukan bintang. Selain itu, dapatan kajian ini juga dilihat dapat membantu kita dalam meramalkan aktiviti Sgr A* pada masa hadapan kerana ia dilihat berpotensi untuk kembali menjadi SMBH aktif.