Lubang hitam di pusat Bima Sakti akhirnya terungkap

Ada tambahan baru pada galeri potret lubang hitam para astronom.

Para astronom mengumumkan 12 Mei bahwa mereka akhirnya telah mengumpulkan gambar lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita.

“Gambar ini menunjukkan cincin terang yang mengelilingi kegelapan, tanda bayangan lubang hitam,” kata astrofisikawan Feryal zel dari University of Arizona di Tucson pada konferensi pers yang mengumumkan hasilnya.

Lubang hitam, yang dikenal sebagai Sagitarius A*, muncul sebagai siluet samar di tengah material bercahaya yang mengelilinginya. Gambar tersebut mengungkapkan wilayah yang bergolak dan berliku-liku yang mengelilingi lubang hitam dengan detail baru. Temuan ini juga diterbitkan 12 Mei dalam 6 studi di Surat Jurnal Astrofisika.

Jaringan teleskop radio yang mencakup planet, yang dikenal sebagai Event Horizon Telescope, bekerja sama untuk menciptakan tampilan yang sangat dinanti-nantikan pada raksasa Bima Sakti ini. Tiga tahun lalu, tim yang sama merilis gambar pertama lubang hitam supermasif (SN: 4/10/19). Objek itu berada di pusat galaksi M87, sekitar 55 juta tahun cahaya dari Bumi.

Tapi Sagitarius A*, atau disingkat Sgr A*, adalah “lubang hitam umat manusia”, kata astrofisikawan Sera Markoff dari University of Amsterdam, dan anggota kolaborasi EHT.

Pada jarak 27.000 tahun cahaya, raksasa itu adalah lubang hitam raksasa terdekat dengan Bumi. Kedekatan itu berarti Sgr A* adalah lubang hitam supermasif yang paling banyak dipelajari di alam semesta. Namun Sgr A* dan yang lainnya tetap menjadi objek paling misterius yang pernah ditemukan.

Itu karena, seperti semua lubang hitam, Sgr A* adalah objek yang sangat padat sehingga tarikan gravitasinya tidak akan membiarkan cahaya lolos. Lubang hitam adalah “penjaga alami dari rahasia mereka sendiri,” kata fisikawan Lena Murchikova dari Institute for Advanced Study di Princeton, NJ, yang bukan bagian dari tim EHT. Gravitasi mereka menjebak cahaya yang jatuh dalam batas yang disebut cakrawala peristiwa. Gambar EHT tentang Sgr A* dan lubang hitam M87 meluncur ke tepi yang tak terhindarkan.

Sonifikasi ini adalah terjemahan ke dalam suara gambar Event Horizon Telescope tentang lubang hitam supermasif Sagitarius A*. Sonifikasi menyapu searah jarum jam di sekitar gambar lubang hitam. Materi yang lebih dekat ke lubang hitam mengorbit lebih cepat daripada materi yang lebih jauh. Di sini, material yang bergerak lebih cepat terdengar pada frekuensi yang lebih tinggi. Nada yang sangat rendah mewakili material di luar cincin utama lubang hitam. Volume yang lebih keras menunjukkan titik terang pada gambar.

Sgr A* memakan material panas yang terlempar dari bintang masif di pusat galaksi. Gas itu, yang ditarik ke arah Sgr A* oleh tarikan gravitasinya, mengalir ke piringan bahan bercahaya di sekitarnya, yang disebut piringan akresi. Cakram, bintang-bintang, dan gelembung luar cahaya sinar-X “seperti sebuah ekosistem,” kata astrofisikawan Daryl Haggard dari McGill University di Montreal dan anggota kolaborasi EHT. “Mereka benar-benar terikat bersama.”

Disk akresi itu adalah tempat aksinya — saat gas bergerak dalam medan magnet yang sangat kuat — jadi para astronom ingin tahu lebih banyak tentang cara kerja disk.

Seperti kebanyakan lubang hitam supermasif, Sgr A* tenang dan redup (SN: 6/5/19 ). Lubang hitam hanya memakan sedikit potongan yang diberikan oleh piringan akresinya. Namun, “selalu menjadi sedikit teka-teki mengapa begitu, sangat redup,” kata astrofisikawan Meg Urry dari Universitas Yale, yang bukan bagian dari kolaborasi EHT. Lubang hitam M87, sebagai perbandingan, adalah monster yang memakan materi di dekatnya dan menembakkan jet yang sangat besar dan kuat (SN: 11/10/21). Namun bukan berarti Sgr A* tidak menghasilkan cahaya. Ahli astrofisika telah melihat wilayahnya bercahaya lemah dalam gelombang radio, bergetar dalam inframerah dan bersendawa dalam sinar-X.

Faktanya, piringan akresi di sekitar Sgr A* tampaknya terus-menerus berkedip dan mendidih. Variabilitas ini, kedipan konstan, seperti buih di atas gelombang laut, kata Markoff. “​Jadi kami melihat buih yang muncul dari semua aktivitas ini, dan kami mencoba memahami gelombang di bawah buih.”

Pertanyaan besarnya, tambahnya, adalah apakah para astronom dapat melihat sesuatu yang berubah dalam gelombang tersebut dengan EHT. Dalam karya baru, mereka telah melihat petunjuk dari perubahan tersebut di bawah buih, tetapi analisis lengkapnya masih berlangsung.

Dengan menggabungkan sekitar 3,5 petabyte data, atau setara dengan sekitar 100 juta video TikTok, yang diambil pada April 2017, para peneliti dapat mulai menggabungkan gambar tersebut. Untuk mendapatkan gambar dari kumpulan data awal yang sangat besar, tim EHT membutuhkan kerja bertahun-tahun, simulasi komputer yang rumit, dan pengamatan dalam berbagai jenis cahaya dari teleskop lain.

Para ilmuwan menciptakan perpustakaan besar simulasi komputer Sagitarius A* (satu ditunjukkan) untuk menjelajahi aliran turbulen gas panas yang mengelilingi lubang hitam. Aliran cepat itu menyebabkan tampilan cincin bervariasi dalam kecerahan pada rentang waktu menit. Para ilmuwan membandingkan simulasi ini dengan pengamatan lubang hitam yang baru dirilis untuk lebih memahami sifat aslinya.

Data “multiwavelength” dari teleskop lain sangat penting untuk merakit gambar. “Dengan melihat hal-hal ini secara bersamaan dan bersama-sama, kami dapat menghasilkan gambaran yang lengkap,” kata ahli teori Gibwa Musoke dari University of Amsterdam.

Variabilitas Sgr A*, pendidihan yang konstan, memperumit analisis karena lubang hitam berubah dalam rentang waktu hanya beberapa menit, berubah saat para peneliti membayangkannya. “Rasanya seperti mencoba mengambil gambar yang jelas dari seorang anak yang berlari di malam hari,” kata astronom José L. Gómez dari Instituto de Astrofísica de Andalucía di Granada, Spanyol, pada konferensi pers yang mengumumkan hasilnya. M87 lebih mudah untuk dianalisis karena berubah selama berminggu-minggu.

Pada akhirnya, pemahaman yang lebih baik tentang apa yang terjadi di piringan yang begitu dekat dengan Sgr A* dapat membantu para ilmuwan mempelajari berapa banyak lubang hitam supermasif serupa lainnya yang bekerja.

Pengamatan EHT baru juga mengkonfirmasi massa Sgr A* pada 4 juta kali massa matahari. Jika lubang hitam menggantikan matahari kita, bayangan EHT yang dicitrakan akan berada di dalam orbit Merkurius.

Para peneliti juga menggunakan gambar Sgr A* untuk menguji relativitas umum (SN: 2/3/21). Teori gravitasi Einstein yang teguh berlalu: Ukuran bayangan cocok dengan prediksi relativitas umum. Dengan menguji teori dalam kondisi ekstrem — seperti di sekitar lubang hitam — para ilmuwan berharap dapat menemukan kelemahan tersembunyi.

Para ilmuwan sebelumnya telah menguji relativitas umum dengan mengikuti gerakan bintang yang mengorbit sangat dekat dengan Sgr A* — pekerjaan yang juga membantu memastikan bahwa objek tersebut benar-benar lubang hitam (SN: 26/7/18). Atas penemuan itu, peneliti Andrea Ghez dan Reinhard Genzel memenangkan sebagian Hadiah Nobel Fisika pada tahun 2020 (SN: 10/6/20).

Kedua jenis tes relativitas umum ini saling melengkapi, kata astrofisikawan Tuan Do dari UCLA. “Dengan tes fisika besar ini, Anda tidak ingin hanya menggunakan satu metode.” Jika satu tes tampaknya bertentangan dengan relativitas umum, para ilmuwan dapat memeriksa perbedaan yang sesuai di yang lain.

Namun, Event Horizon Telescope menguji relativitas umum lebih dekat ke tepi lubang hitam, yang dapat menyoroti efek halus fisika di luar relativitas umum. “Semakin dekat Anda, semakin baik Anda dalam hal kemampuan untuk mencari efek ini,” kata fisikawan Clifford Will dari University of Florida di Gainesville.

Namun, beberapa peneliti telah mengkritik tes relativitas umum serupa yang dibuat menggunakan gambar EHT dari lubang hitam M87 (SN: 10/1/20). Itu karena tes tersebut bergantung pada asumsi yang relatif goyah tentang fisika tentang bagaimana materi berputar di sekitar lubang hitam, kata fisikawan Sam Gralla dari University of Arizona di Tucson. Menguji relativitas umum dengan cara ini “hanya akan masuk akal jika relativitas umum adalah mata rantai terlemah,” tetapi kepercayaan para ilmuwan dalam relativitas umum lebih kuat daripada asumsi yang masuk ke dalam pengujian, katanya.

Pengamatan Sgr A* memberikan lebih banyak bukti bahwa objek tersebut sebenarnya adalah lubang hitam, kata fisikawan Nicolas Yunes dari University of Illinois Urbana-Champaign. “Sangat menyenangkan memiliki gambar pertama lubang hitam yang ada di Bima Sakti kita. Ini fantastis.” Ini memicu imajinasi, seperti gambar awal yang diambil astronot dari Bumi dari bulan, katanya.

Ini tidak akan menjadi gambar Sgr A* terakhir yang menarik dari EHT. Pengamatan tambahan, yang dilakukan pada 2018, 2021 dan 2022, masih menunggu untuk dianalisis.

“Ini adalah lubang hitam supermasif terdekat kita,” kata Haggard. “Ini seperti teman dan tetangga terdekat kita. Dan kami telah mempelajarinya selama bertahun-tahun sebagai sebuah komunitas. [This image is a] tambahan yang sangat mendalam untuk lubang hitam yang menarik ini yang membuat kita semua jatuh cinta dalam karier kita.”

BACA JUGA :  Lebih banyak perhatian, intervensi diperlukan untuk menjinakkan krisis polusi udara – Kualitas Udara Penting

Leave a Reply

Your email address will not be published.