Lubang hitam yang ganas melahap bintang tiga kali lebih banyak dari Bumi setiap kali melewatinya

Sebuah bintang mirip Matahari, yang terletak di galaksi sekitar 500 juta tahun cahaya jauhnya, sedang dimakan oleh lubang hitam, kehilangan massa yang setara dengan tiga planet terestrial setiap kali melintas dekat.

Ledakan besar sinar-X yang ditemukan oleh para astronom di Universitas Leicester menunjukkan bahwa materi yang massanya tiga kali massa Bumi terbakar di… Lubang hitam.

Sebuah bintang seperti Matahari kita di galaksi terdekat perlahan-lahan dimakan oleh lubang hitam kecil namun rakus, kehilangan massa yang setara dengan tiga planet terestrial setiap kali ia melewatinya.

Penemuan para astronom di Universitas Leicester ini dilaporkan pada 7 September di jurnal Astronomi alam Ini memberikan “mata rantai yang hilang” dalam pengetahuan kita tentang lubang hitam yang mengganggu bintang yang diorbitnya. Hal ini menunjukkan bahwa masih banyak populasi bintang yang sedang dalam proses dikonsumsi dan belum ditemukan.

Tim ini mendapat dukungan dari Badan Antariksa Inggris dan Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi Inggris (STFC).

Detail penemuan

Para astronom diperingatkan akan kehancuran bintang tersebut melalui kilatan sinar-X terang yang tampaknya berasal dari pusat galaksi terdekat 2MASX J02301709+2836050, sekitar 500 juta tahun cahaya dari galaksi. Bima Sakti. Asteroid tersebut diberi nama Swift J0230 dan diamati saat pertama kali terjadi menggunakan instrumen baru yang dikembangkan oleh para ilmuwan untuk Observatorium Neil Gehrels Swift. Mereka dengan cepat menjadwalkan pengamatan yang lebih cepat terhadapnya, dan menemukan bahwa alih-alih memudar seperti yang diperkirakan, ia malah bersinar terang selama 7 hingga 10 hari dan kemudian tiba-tiba mati, mengulangi proses ini setiap 25 hari.

Gambar visual galaksi tempat terjadinya peristiwa baru, diambil dari arsip data PanSTARRS. Objek sinar-X ditemukan di suatu tempat di dalam lingkaran putih, dan berukuran sebesar kepala peniti pada jarak 100 meter. Posisi supernova berusia dua tahun juga diperlihatkan. Kredit: Daniele B. malisani/panstars

Hubungkan bagian yang hilang

Perilaku serupa telah diamati dalam apa yang disebut ledakan kuasi-periodik dan ledakan nuklir periodik, di mana materi bintang terkoyak oleh lubang hitam saat orbitnya mendekatinya, namun keduanya berbeda dalam berapa kali mereka meletus, dan dalam hal apakah mereka meledak atau tidak. Ledakan sinar-X atau cahaya optik lebih dominan. Keteraturan emisi Swift J0230 menurun di antara keduanya, menunjukkan bahwa hal tersebut merupakan “mata rantai yang hilang” antara kedua jenis letusan tersebut.

Dengan menggunakan model yang diusulkan dari dua kelas peristiwa ini sebagai panduan, para ilmuwan menyimpulkan bahwa ledakan Swift J0230 mewakili sebuah bintang yang ukurannya serupa dengan Matahari kita dalam orbit elips di sekitar lubang hitam bermassa rendah di pusat galaksinya. . Ketika orbit bintang mendekati tarikan gravitasi lubang hitam yang kuat, materi yang setara dengan massa tiga planet kebumian diekstraksi dari atmosfer bintang dan dipanaskan saat jatuh ke dalam lubang hitam. Panas ekstrem, sekitar 2 juta derajat Celsiusmelepaskan sejumlah besar sinar-X yang pertama kali ditangkap oleh satelit Swift.

Sekarang Anda tidak melihatnya, sekarang Anda melihatnya! Gambar rontgen lokasi yang sama di langit sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) letusan Swift J0230. Gambar-gambar ini diambil oleh teleskop sinar-X yang ada di satelit Swift. Kredit: Phil Evans (Universitas Leicester)/NASA SWIFT

Wawasan ahli

Penulis utama Dr Phil Evans, dari Fakultas Fisika dan Astronomi di Universitas Leicester, mengatakan: “Ini adalah pertama kalinya kita melihat bintang seperti Matahari berulang kali terkoyak dan dikonsumsi oleh lubang hitam bermassa rendah. Peristiwa yang disebut sebagai “gangguan pasang surut yang sering terjadi dan sebagian” ini sendiri merupakan penemuan yang benar-benar baru dan tampaknya terbagi dalam dua jenis: peristiwa yang terjadi setiap beberapa jam, dan peristiwa yang terjadi setiap tahun atau lebih. Sistem baru ini berada tepat di antara elemen-elemen ini, dan ketika Anda menghitung angka-angkanya, Anda akan menemukan bahwa jenis-jenis objek yang terlibat juga berada pada tempatnya.

Dr Rob Isles-Ferris, yang bekerja dengan Dr Evans di satelit Swift, baru-baru ini menyelesaikan gelar PhD di Universitas Leicester, yang melibatkan mempelajari bintang-bintang yang terganggu oleh lubang hitam. “Pada sebagian besar sistem yang pernah kita lihat di masa lalu, bintang telah hancur total,” jelasnya. Swift J0230 merupakan tambahan yang menarik untuk kelas bintang turbulen karena ini menunjukkan kepada kita bahwa kedua kelas objek yang ditemukan sebelumnya memang terkait, dan sistem baru kami memberikan kita mata rantai yang hilang.

Ilustrasi Observatorium Neil’s Girls Swift. Kredit: NASA

Nantikan penemuan lainnya

“Mengingat kami menemukan Swift J0230 dalam waktu beberapa bulan setelah mengaktifkan penangkap sementara baru kami, kami memperkirakan akan ada lebih banyak lagi yang ditemukan,” kata Dr Kim Page dari Universitas Leicester, yang menganalisis data untuk penelitian ini. Hal-hal seperti ini ada di luar sana, menunggu untuk diungkap.

Dr Chris Nixon adalah ahli astrofisika teoretis yang baru saja pindah dari Universitas Leicester ke Universitas Leeds. Dia memimpin interpretasi teoretis dari peristiwa ini. Penelitiannya didanai oleh Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi Inggris dan Leverhulme Trust.

Para peneliti memperkirakan massa lubang hitam tersebut sekitar 10.000 hingga 100.000 kali massa Matahari kita, jumlah yang sangat kecil untuk lubang hitam supermasif yang biasanya ditemukan di pusat galaksi. Lubang hitam di pusat galaksi kita diyakini memiliki massa 4 juta massa matahari, sedangkan sebagian besar terletak di wilayah bermassa 100 juta massa matahari.

Ini adalah penemuan pertama yang dilakukan menggunakan detektor transien satelit Swift baru, yang dikembangkan oleh tim Universitas Leicester dan dijalankan di komputer mereka sendiri. Ketika peristiwa ekstrem menyebabkan ledakan sinar-X di area langit yang sebelumnya tidak terdapat sinar-X, para astronom menyebutnya sebagai transien sinar-X astronomi. Meskipun peristiwa-peristiwa ekstrem yang mereka perkirakan terjadi, peristiwa-peristiwa ini tidak mudah ditemukan, atau setidaknya tidak cepat – sehingga alat baru ini dikembangkan untuk mencari jenis transien baru secara real-time.

“Objek jenis ini tidak dapat terdeteksi sampai kami membangun fasilitas baru ini, dan segera setelah kami menemukan peristiwa yang benar-benar baru dan belum pernah dilihat sebelumnya,” Dr. Evans menambahkan. Swift hampir berusia 20 tahun, dan dia tiba-tiba menemukan peristiwa baru yang tidak pernah kita ketahui keberadaannya. Saya rasa ini menunjukkan bahwa setiap kali Anda menemukan cara baru dalam memandang ruang angkasa, Anda mempelajari sesuatu yang baru dan menemukan bahwa ada sesuatu yang belum Anda ketahui sebelumnya.

Kerjasama internasional dan prospek masa depan

Dr Caroline Harper, Kepala Ilmu Luar Angkasa di Badan Antariksa Inggris, mengatakan: “Ini adalah penemuan menarik lainnya dari misi Swift yang terkemuka di dunia – sebuah lubang hitam bermassa rendah yang menerima ‘gigitan’ dari bintang mirip matahari saat mengorbit. .” cukup dekat.

“Badan Antariksa Inggris bekerja sama dengan NASA Dalam misi ini selama bertahun-tahun; Inggris telah memimpin pengembangan perangkat keras dari dua instrumen ilmiah utama dan kami telah menyediakan dana untuk Pusat Data Sains Swift, yang terus kami dukung. Kami menantikan lebih banyak wawasan dari Swift tentang ledakan sinar gamma di seluruh alam semesta, dan peristiwa besar yang diakibatkannya, di masa depan.

Untuk informasi lebih lanjut tentang penemuan ini, lihat bintang mirip matahari Swift Spies milik NASA yang dikonsumsi gigitan demi gigitan.

Referensi: “Ledakan bulanan kuasi-periodik akibat gangguan bintang berulang oleh lubang hitam masif” oleh PA Evans, CJ Nixon, S. Campana, P. Charalampopoulos, DA Perley, AA Breeveld, KL Page, SR Oates, RAJ Eyles-Ferris , D.P. Malesani, L. Izzo, M.R. Goad, P.T. O’Brien, J.P. Osborne, B. Sparovati, 7 September 2023, Astronomi alam.
doi: 10.1038/s41550-023-02073-j