Dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble, para astronom telah menemukan lubang hitam supermasif terdekat dengan Bumi, sebuah raksasa kosmik yang “membeku dalam waktu”.
Sebagai contoh “lubang hitam bermassa menengah” yang sulit dideteksi, objek ini mungkin merupakan mata rantai yang hilang dalam memahami hubungan antara massa bintang dan lubang hitam supermasif. Tampaknya lubang hitam tersebut memiliki massa sekitar 8.200 massa Matahari, yang membuatnya jauh lebih masif dibandingkan lubang hitam bermassa bintang, yang massanya berkisar antara 5 hingga 100 kali massa Matahari, dan jauh lebih masif dibandingkan lubang hitam supermasif. , yang memiliki massa jutaan hingga miliaran massa Matahari. Lubang hitam bermassa bintang terdekat yang ditemukan para ilmuwan disebut Gaia-BH1, dan terletak hanya 1.560 tahun cahaya dari kita.
Di sisi lain, lubang hitam bermassa menengah yang baru ditemukan terletak di gugus menakjubkan yang terdiri dari sekitar sepuluh juta bintang yang disebut Omega Centauri, yang terletak sekitar 18 ribu tahun cahaya dari Bumi.
Menariknya, fakta bahwa lubang hitam “beku” tampaknya telah berhenti tumbuh mendukung gagasan bahwa Omega Centauri adalah sisa-sisa galaksi kuno yang dimakan oleh galaksi kita.
Terkait: Saksikan bagaimana lubang hitam supermasif menjebak piringan “fuzzy” dalam simulasi ini
Hal ini menunjukkan bahwa Omega Centauri sebenarnya adalah inti dari galaksi muda terpisah yang evolusinya terhenti ketika ditelan oleh Bima Sakti. Jika peristiwa ini tidak terjadi, lubang hitam perantara ini mungkin akan berkembang menjadi supermasif seperti lubang hitam supermasif Bima Sakti, Sagitarius A* (Sgr A*), yang memiliki massa 4,3 juta kali massa Matahari dan terletak di jauh sekali.
Temukan apa yang hilang
Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa tidak semua lubang hitam diciptakan sama. Meskipun lubang hitam bermassa bintang diketahui terbentuk dari runtuhnya bintang-bintang dengan massa setidaknya delapan kali massa Matahari, lubang hitam supermasif pasti memiliki asal usul yang berbeda. Pasalnya, tidak ada bintang yang cukup masif untuk runtuh dan meninggalkan sisa-sisa lubang hitam tersebut. Jutaan Berkali-kali ukuran matahari.
Oleh karena itu, para ilmuwan berpendapat bahwa lubang hitam supermasif lahir dan tumbuh sebagai hasil penggabungan rantai lubang hitam yang secara bertahap bertambah besar ukurannya. Hal ini dibuktikan dengan ditemukannya riak-riak dalam ruang-waktu yang disebut gelombang gravitasi yang berasal dari penggabungan lubang hitam.
Proses penggabungan dan pertumbuhan lubang hitam, ditambah dengan kesenjangan massa yang sangat besar antara lubang hitam bermassa bintang dan lubang hitam supermasif, berarti seharusnya terdapat sejumlah besar lubang hitam berukuran sedang.
Namun, lubang hitam bermassa menengah ini, dengan massa berkisar antara beberapa ratus hingga beberapa ribu massa matahari, tampaknya sebagian besar luput dari deteksi. Ini karena lubang hitam raksasa berukuran sedang ini, seperti lubang hitam lainnya, memiliki batas luar yang disebut cakrawala peristiwa.
Horizon peristiwa adalah titik di mana pengaruh gravitasi lubang hitam menjadi begitu besar sehingga cahaya pun tidak bisa lepas. Oleh karena itu, lubang hitam hanya dapat dilihat dalam cahaya jika dikelilingi oleh material yang menjadi makanannya, yang bersinar saat dipanaskan, atau pecah dan memakan bintang malang dalam apa yang disebut “peristiwa gangguan pasang surut” (TDE).
Lubang hitam tingkat menengah, seperti yang ada di Omega Centauri, tidak dikelilingi oleh banyak materi dan tidak mencari makan.
Artinya, para astronom harus terampil dalam mencari lubang hitam tersebut. Mereka menggunakan efek gravitasi yang dimiliki rongga ini terhadap materi, seperti bintang yang mengorbitnya atau cahaya yang melewatinya. Tim penemuan baru menggunakan metode pertama.
Bintang yang dipercepat
Pencarian lubang hitam perantara ini dimulai pada tahun 2019 ketika Nadine Neumayer dari Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) dan Anil Seth dari Universitas Utah merancang proyek penelitian untuk meningkatkan pemahaman kita tentang sejarah pembentukan Omega Centauri.
Secara khusus, para peneliti, bersama dengan Maximilian Haberl, seorang mahasiswa doktoral di Max Planck Institute for Space Science, ingin menemukan bintang yang bergerak cepat di Omega Centauri yang akan membuktikan bahwa gugus bintang tersebut memiliki lubang hitam yang masif, padat, atau kompak. penggerak pusat.” Metode serupa digunakan untuk menentukan massa dan ukuran Sgr A* menggunakan sekelompok bintang yang bergerak cepat di inti Bima Sakti.
Haberle dan timnya menggunakan lebih dari 500 gambar Hubble dari gugus bintang ini untuk membangun database besar pergerakan bintang di Omega Centauri, yang mengukur kecepatan sekitar 1,4 juta bintang. Pengulangan gambar Omega Centauri ini, yang dilakukan Hubble bukan karena kepentingan ilmiah namun untuk mengkalibrasi instrumennya, merupakan kumpulan data yang sempurna untuk misi tim.
“Mencari bintang berkecepatan tinggi dan mendokumentasikan pergerakannya seperti mencari jarum di tumpukan jerami,” kata Haberle. Pada akhirnya, tim tidak menemukan satu jarum, melainkan hanya satu jarum. Tujuh “Bintang-bintang yang menyerupai jarum di tumpukan jerami,” semuanya bergerak dengan kecepatan tinggi di wilayah kecil di jantung Omega Centauri.
Kecepatan tinggi bintang-bintang ini disebabkan oleh terkonsentrasinya massa di dekatnya. Jika tim hanya menemukan satu bintang cepat, mustahil untuk menentukan apakah kecepatannya disebabkan oleh massa pusat yang besar di dekatnya, atau apakah bintang ini adalah bintang pelarian yang bergerak sangat cepat dalam jalur lurus – jika tidak ada dari setiap massa pusat.
Mengamati dan mengukur perbedaan kecepatan dan arah tujuh bintang memungkinkan kesimpulan ini dicapai. Pengukuran mengungkapkan massa pusat yang setara dengan 8.200 matahari, sementara inspeksi visual di area tersebut tidak mengungkapkan adanya objek mirip bintang. Inilah yang diharapkan akan ditemukan jika ada lubang hitam di wilayah ini, yang oleh tim didefinisikan sebagai “bulan cahaya”.
Fakta bahwa galaksi kita telah cukup matang untuk menumbuhkan lubang hitam supermasif di jantungnya berarti bahwa galaksi tersebut mungkin telah melewati titik dimana terdapat banyak lubang hitam bermassa menengah. Tim mengatakan lubang ini ada di Galaksi Bima Sakti karena memakan galaksi induknya menyebabkan berkurangnya proses pertumbuhannya.
Haberle berkata: “Penelitian sebelumnya telah menimbulkan pertanyaan yang sangat penting seperti: Di mana letak bintang berkecepatan tinggi? Sekarang kita memiliki jawaban atas pertanyaan ini dan konfirmasi bahwa bintang Omega Centauri mengandung lubang hitam bermassa menengah pada jarak sekitar 18 ribu tahun cahaya, ini adalah “Contoh terdekat yang diketahui dari lubang hitam supermasif.”
Tentu saja, hal ini tidak benar-benar mengubah status Sgr A* sebagai lubang hitam supermasif yang paling dekat dengan Bumi, atau status Gaia BH1 sebagai lubang hitam bermassa bintang yang paling dekat dengan Bumi — namun hal ini memberikan kepastian bahwa para ilmuwan berada di jalur yang benar. jalur yang benar ketika mereka berpikir tentang bagaimana lubang hitam kita bisa menjadi pusat raksasa kosmik.
Penelitian tim tersebut dipublikasikan pada Rabu (10 Juli) di jurnal Nature.
More Stories
Kapan para astronot akan diluncurkan?
Perjalanan seorang miliarder ke luar angkasa “berisiko”
Administrasi Penerbangan Federal menangguhkan penerbangan SpaceX setelah roket yang terbakar jatuh saat mendarat