Para astronom mengungkap gambar pertama lubang hitam pusat Bima Sakti – Spaceflight Now

CERITA DITULIS UNTUK CBS NEWS & DIGUNAKAN DENGAN IZIN

Kolaborasi Event Horizon Telescope meluncurkan gambar pertama lubang hitam super masif di jantung Bima Sakti, menunjukkan cincin bahan super panas yang menyala di luar bayangan cakrawala peristiwanya, titik gravitasi yang tidak dapat kembali untuk apa pun jatuh. Kredit: Kolaborasi Teleskop Horizon Acara

Tiga tahun setelah menangkap gambar pertama lubang hitam supermasif di galaksi yang berjarak 55 juta tahun cahaya, para astronom telah berhasil “memotret” mulut lubang hitam yang lebih kecil tapi lebih dekat yang diam-diam bersembunyi di inti Bima Sakti, para peneliti diumumkan Kamis.

“Kami mengintip ke lingkungan baru, ruangwaktu melengkung di dekat lubang hitam supermasif,” kata Michael Johnson, seorang peneliti di Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian. “Dan itu penuh dengan aktivitas, selalu meledak dengan energi yang bergejolak dan kadang-kadang meletus menjadi pancaran pancaran yang terang.”

Target 2019 adalah lubang hitam yang membingungkan di inti M-87, sebuah galaksi elips raksasa di konstelasi Virgo, sebuah lubang dengan massa 6,5 ​​miliar matahari. Gravitasinya yang sangat besar menarik material di sekitarnya ke dalam cakram, mempercepatnya hingga mendekati kecepatan cahaya dan memanaskannya hingga suhu ekstrem, menghasilkan aliran radiasi yang dapat dilihat dari Bumi.

Lubang hitam di pusat Bima Sakti, yang dikenal sebagai Sagitarius A*, atau disingkat Sgr A* (diucapkan Sag A-star), jauh lebih dekat, sekitar 26.000 tahun cahaya dari Bumi, tetapi jauh lebih kecil. 6,5 miliar massa matahari yang membentuk lubang hitam di M-87 akan mengisi seluruh tata surya. 4 juta massa matahari Sgr A* akan muat di dalam orbit Merkurius.

Sekarang, setelah bertahun-tahun pengumpulan data yang cermat menggunakan delapan teleskop radio yang digabungkan dan disinkronkan secara elektronik dengan jam atom untuk membentuk piringan virtual seukuran planet Bumi, kolaborator dengan proyek Event Horizon Telescope meluncurkan gambar Sgr A* yang telah lama dicari.

Itu adalah prestasi yang kira-kira setara dengan memotret sebutir garam di New York City menggunakan kamera di Los Angeles.

Sgr A* telah menjadi fokus dari “studi astronomi yang intensif selama beberapa dekade,” kata Feryal zel, astrofisikawan teoretis di University of Arizona dan pemimpin tim EHT. “Pengamatan bintang-bintang yang mengorbit di sekitarnya mengungkapkan keberadaan sebuah objek yang sangat masif, 4 juta kali massa matahari kita, tetapi juga sangat redup.

“Sampai sekarang, kami tidak memiliki gambaran langsung yang mengkonfirmasi bahwa Sgr A* memang sebuah lubang hitam,” katanya. “Hari ini, Event Horizon Telescope dengan senang hati berbagi dengan Anda gambar langsung pertama dari raksasa lembut di pusat galaksi kita.”

Gambar tersebut, berdasarkan beberapa pengamatan menggunakan berbagai algoritme untuk menghilangkan detail halus, “menunjukkan cincin terang yang mengelilingi kegelapan, tanda bayangan lubang hitam,” kata zel.

BACA JUGA :  Kapsul awak naga terlepas dari stasiun luar angkasa, menuju splashdown Jumat – Spaceflight Now

“Cahaya yang keluar dari gas panas yang berputar-putar di sekitar lubang hitam tampak bagi kita sebagai cincin terang. Cahaya yang terlalu dekat dengan lubang hitam, cukup dekat untuk ditelan olehnya, akhirnya melintasi cakrawalanya dan hanya menyisakan kehampaan gelap di tengahnya.”

Menurut definisi, lubang hitam tidak dapat diamati secara langsung karena tidak ada apa pun, bahkan cahaya, yang dapat lolos dari gaya gravitasi raksasa yang menghancurkan ke dalam.

Tetapi kehadiran mereka dapat dideteksi secara tidak langsung dengan mengamati efek gravitasi itu pada lintasan bintang-bintang terdekat dan oleh radiasi yang dipancarkan melintasi spektrum elektromagnetik oleh material yang dipanaskan hingga suhu ekstrem saat tersedot ke dalam “cakram akresi” yang berputar cepat dan kemudian ke dalam lubang itu sendiri.

Pergerakan bintang-bintang di inti Bima Sakti yang diselimuti debu dekat Sgr A* telah dipantau secara ketat selama dua dekade terakhir, memungkinkan para astronom untuk menghitung massa benda tak kasat mata yang membelokkan lintasan mereka.

Hadiah Nobel 2020 diberikan kepada tiga peneliti yang pengamatan dan analisis perintisnya semuanya mengkonfirmasi keberadaan lubang hitam supermasif. Event Horizon Telescope menangkap gambar sebenarnya pertama dari objek besar.

Gambar itu menunjukkan inti pusat gelap Sgr A* — bayangan dari “cakrawala peristiwa” — dikelilingi oleh cincin cahaya miring yang dipancarkan oleh partikel yang berlomba di sekitar lubang dengan kecepatan hampir kecepatan cahaya.

Cakrawala peristiwa adalah batas tak terlihat antara lubang hitam dan seluruh alam semesta, zona di mana tidak ada apa pun, bahkan cahaya, yang dapat lepas dari cengkeraman gravitasi lubang. Gas, debu, bintang yang menyimpang dan cahaya yang mereka pancarkan, apa pun yang melintasi garis tak kasat mata itu lenyap dari alam semesta yang diketahui.

Gambar EHT Sgr A* mirip dengan gambar bersejarah lubang hitam besar M-87 dan sangat mirip dengan apa yang diharapkan para astronom berdasarkan simulasi komputer yang menjalankan persamaan teori relativitas umum Einstein.

Sementara Sgr A* adalah lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita sendiri, lubang hitam supermasif M87 berada lebih dari 55.000.000 tahun cahaya dari Bumi. Kredit: National Science Foundation/Keyi “Onyx” Li

.

Lubang hitam M-87 “bermassa 1.500 kali lebih besar, membuat cakrawalanya 1.500 kali lebih besar,” kata zel. “Tapi itu juga 2.000 kali lebih jauh dari kita. Hal ini membuat kedua gambar tersebut tampak sangat mirip dengan kita saat kita memandangnya di langit. Tapi dua lubang hitam tidak mungkin (lebih) berbeda satu sama lain secara praktis dalam segala hal.

“Yang di M-87 mengumpulkan materi dengan kecepatan yang jauh lebih cepat daripada Sgr A*. Tapi mungkin yang lebih penting, yang ada di M-87 meluncurkan jet kuat yang meluas sampai ke tepi galaksi itu. Lubang hitam kita tidak. Namun, ketika kita melihat jantung setiap lubang hitam, kita menemukan cincin terang yang mengelilingi bayangan lubang hitam. Sepertinya lubang hitam itu seperti donat,” candanya.

BACA JUGA :  Empat astronot siap untuk pulang setelah misi enam bulan – Spaceflight Now

Johnson mengatakan “hanya sedikit materi yang benar-benar berhasil sampai ke lubang hitam.”

“Jika Sgr A* adalah seseorang, ia akan mengkonsumsi sebutir beras setiap satu juta tahun,” katanya. “Dan sementara beberapa lubang hitam bisa sangat efisien dalam mengubah energi gravitasi menjadi cahaya, Sgr A* memerangkap hampir semua energi ini, hanya satu bagian dari 1.000 yang diubah menjadi cahaya.

“Jadi meskipun terlihat sangat terang pada gambar simulasi, lubang hitam itu rakus tetapi tidak efisien. Itu hanya mengeluarkan beberapa ratus kali lebih banyak energi dari matahari meskipun 4 juta kali lebih besar. Satu-satunya alasan kita bisa mempelajarinya sama sekali adalah karena itu ada di galaksi kita sendiri.”

Sementara M-87 menampilkan salah satu lubang hitam paling masif di alam semesta yang diketahui, Sgr A* “memberi kita pandangan tentang keadaan lubang hitam yang jauh lebih standar, tenang dan diam,” katanya. “M-87 seru karena luar biasa. Sgr A* menarik karena itu biasa.”

Untuk “melihat” Sgr A*, tim Event Horizon Telescope menggunakan delapan teleskop radio di Hawaii, Amerika Utara, Tengah dan Selatan, Eropa, dan Antartika.

Menggunakan teknik yang dikenal sebagai interferometri dasar yang sangat panjang, data dengan waktu yang tepat dari setiap teleskop radio dapat digabungkan untuk menghasilkan gambar yang sebanding dengan apa yang akan dideteksi oleh piringan seukuran Bumi. Teleskop virtual yang dihasilkan memiliki resolusi tertinggi dari semua instrumen yang pernah dibuat, yang mampu mendeteksi donat di bulan.

Sekitar 3,5 petebyte data dikumpulkan, kira-kira jumlah yang sama dengan satu juta video TikTok. Sejumlah hard drive kemudian dikirim secara fisik ke para peneliti di Eropa dan Amerika Serikat untuk pemrosesan dan analisis komputer super.

“Sesekali, Anda hanya perlu mencubit diri sendiri dan Anda seperti, ini adalah lubang hitam di pusat galaksi kita!” kata Katie Bouman, asisten profesor di Caltech dan anggota tim EHT. “Sungguh menakjubkan … bahwa kami benar-benar dapat melakukan ini.”

Bintang yang stabil hidup dalam keadaan “keseimbangan hidrostatik”, menyeimbangkan gaya gravitasi ke dalam dengan dorongan keluar dari pembangkitan radiasi melalui reaksi fusi di inti. Di matahari, 600 juta ton hidrogen menyatu menjadi helium setiap detik untuk menghasilkan tekanan radiasi luar yang diperlukan untuk mengimbangi gravitasi dan menjaga stabilitas.

BACA JUGA :  Bersiaplah untuk konfrontasi dekat Jupiter dan Mars – Astronomi Sekarang

Ketika bintang yang lebih kecil seperti matahari akhirnya kehabisan bahan bakar nuklir selama miliaran tahun, inti mereka runtuh ke titik di mana kekuatan kuantum, bukan fusi, menjaga stabilitas. Bintang yang mati dan mendingin perlahan seperti itu dikenal sebagai katai putih.

Ketika bintang yang lebih masif kehabisan bahan bakar, keruntuhan inti terus berlanjut melewati tahap katai putih.

Untuk inti yang runtuh hingga tiga kali massa matahari, hasilnya adalah bintang neutron, menjejalkan lebih dari dua kali massa matahari Bumi ke dalam benda yang lebarnya kurang dari 10 mil. Bintang neutron, yang ditopang oleh gaya kuantum yang berbeda, adalah objek terpadat di alam semesta yang terlihat.

Untuk bintang yang lebih masif lagi, nasib yang berbeda menanti. Gravitasi mengatasi semua gaya nuklir yang diketahui dan keruntuhan inti berlangsung melewati titik di mana ia menghilang dari alam semesta yang terlihat, tidak meninggalkan apa pun kecuali “sumur gravitasi” yang sangat terkonsentrasi dari ruang yang sangat terdistorsi.

Sisa-sisa seperti itu dikenal sebagai lubang hitam massa bintang karena terbentuk oleh kematian satu bintang.

Beberapa lubang hitam massa menengah yang lebih besar telah ditemukan, kemungkinan batu loncatan untuk pembentukan lubang hitam supermasif yang sekarang dianggap ada di inti semua galaksi besar. Tetapi detail bagaimana lubang yang lebih besar itu terbentuk belum jelas.

Tujuan utama dari Teleskop Luar Angkasa James Webb yang baru diluncurkan adalah untuk membantu para astronom memetakan pembentukan dan pertumbuhan lubang hitam tersebut setelah Big Bang.

“Saya harap saya dapat memberi tahu Anda bahwa yang kedua kalinya sama baiknya dengan yang pertama untuk mencitrakan lubang hitam,” kata zel. “Tapi itu tidak benar. Ini sebenarnya lebih baik. Sekarang kita tahu bahwa itu bukan kebetulan, itu bukan beberapa aspek dari lingkungan yang kebetulan terlihat seperti cincin yang kita harapkan untuk dilihat.

“Kami sekarang tahu bahwa dalam kedua kasus, apa yang kami lihat adalah inti dari lubang hitam, titik tidak bisa kembali. … Ruangwaktu, struktur alam semesta, melengkung di sekitar lubang hitam dengan cara yang persis sama, terlepas dari massanya atau apa yang mengelilinginya.”

Leave a Reply

Your email address will not be published.