Pengukuran Terobosan Mengungkapkan Lubang Hitam Berputar Seperempat Kecepatan Cahaya

Sebuah tim astronom telah berhasil menghitung kecepatan putaran lubang hitam supermasif yang jauh berkat peluang pertemuan objek tersebut dengan bintang—yang segera dihancurkan.

Semua lubang hitam mempunyai putaran, yang berkembang melalui interaksinya dengan materi lain di ruang angkasa. Ketika lubang hitam tumbuh dengan mengumpulkan materi, mereka dapat berputar dengan kecepatan lebih tinggi; ketika mereka tumbuh melalui penggabungan dengan benda-benda besar lainnya, mereka cenderung melambat. Dalam penelitian terbarunya, tim berhasil menyimpulkan perputaran lubang hitam supermasif dengan mengukur goyangan piringan akresinya setelah sebuah bintang terganggu—istilah sopan untuk terkoyak—oleh benda raksasa tersebut. Mereka menemukan putaran lubang hitam kurang dari 25% kecepatan cahaya—lambat, setidaknya untuk lubang hitam. Penelitian tim dipublikasikan hari ini di Nature.

“Perputaran lubang hitam terkait dengan evolusinya. Misalnya, lubang hitam yang tumbuh melalui pertambahan gas yang stabil selama miliaran tahun cenderung berputar tinggi, sedangkan lubang hitam yang tumbuh melalui penggabungan dengan lubang hitam lain seharusnya berputar lambat,” kata Dheeraj Pasham, astronom di MIT dan the penulis utama makalah baru ini, melalui email ke Gizmodo.

Lubang hitam adalah wilayah ruangwaktu dengan medan gravitasi yang sangat kuat sehingga cahaya pun tidak dapat keluar dari titik tertentu, yang disebut cakrawala peristiwa. Tapi lubang hitam juga menarik banyak material ke sekitarnya, yang sangat brilian sehingga memungkinkan para peneliti mempelajari fisika raksasa bayangan ini. Materi tersebut—kumpulan puing-puing batuan, debu, dan gas—adalah piringan akresi lubang hitam, dan cahayanya yang terang memungkinkan Event Horizon Telescope untuk secara langsung menggambarkan bayangan lubang hitam .

“Ada mode lain di mana lubang hitam supermasif—dan galaksi inangnya—dapat berkembang seiring waktu, dan setiap mode memiliki prediksi spesifik untuk distribusi putarannya,” tambah Pasham. “Jadi, jika kita bisa mengukur gangguan putaran lubang hitam supermasif, kita bisa membatasi bagaimana mereka (dan galaksi induknya) tumbuh seiring waktu kosmik.”

Kadang-kadang, bintang-bintang malang yang lewat terlalu dekat dengan lubang hitam terjerat oleh gaya pasang surutnya dan terkoyak-koyak; sebagian dari bintang mungkin terlempar ke luar angkasa sementara sebagian lagi terentang menjadi material bintang super panas yang menjadi bagian dari piringan akresi lubang hitam.

Raksasa berputar itu terdeteksi pada Februari 2020, ketika Zwicky Transient Facility mendeteksi kilatan cahaya dari sebuah objek yang berjarak 1 miliar tahun cahaya dari Bumi. Tim mempelajari sumber cahaya, yang mereka yakini sebagai peristiwa gangguan pasang surut, selama lebih dari 200 hari menggunakan teleskop NICER milik NASA, yang mengamati kosmos pada panjang gelombang sinar-X.

Kelompok tersebut menemukan bahwa emisi sinar-X dari sumbernya mencapai puncaknya setiap 15 hari. Hal ini membuat tim menyimpulkan bahwa puncak ini terjadi ketika piringan akresi sejajar langsung dengan teleskop. Dengan melihat ke belakang dari goyangan piringan akresi ini, tim mempertimbangkan perkiraan massa lubang hitam serta bintang tempat materialnya diambil. Mereka sampai pada perkiraan putaran lubang hitam itu sendiri.

Ini bukan pertama kalinya putaran lubang hitam dihitung; pada tahun 2019, tim yang menyertakan Pasham menemukan sinyal yang mereka kaitkan dengan lubang hitam yang berputar dengan kecepatan sekitar setengah kecepatan cahaya. Namun, seperti yang dikatakan Pasham kepada Gizmodo, sifat sinyal tersebut “masih menjadi misteri” sedangkan pengukuran baru tersebut sesuai dengan putaran lubang hitam sesuai dengan teori yang relevan. Meskipun lubang hitam berputar dengan kecepatan seperempat kecepatan cahaya (167.654.156 mil per jam, atau 74.948.114 meter per detik) masih sangat cepat menurut istilah manusia, kita harus ingat bahwa ini adalah beberapa objek paling ekstrem. di alam semesta.

Pasham menambahkan bahwa lubang hitam tidak dapat berputar lebih cepat dari 94% kecepatan cahaya, atau 630,379,631.62 mph (281,804,910.52 m/s), seperti yang dihitung Kip Thorne pada tahun 1974. Maksimum ini disebabkan oleh besarnya torsi pada lubang hitam yang dihasilkan oleh radiasi. dipancarkan dari piringan akresi dan ditelan oleh lubang hitam. MIT juga membuat video bermanfaat untuk memandu orang-orang melalui temuan baru, yang dapat Anda tonton di bawah:

Kilatan sinar-X dari benda-benda jauh di luar angkasa sering kali merupakan tanda adanya lubang hitam, hingga kehebatannya yang biasa. Pada tahun 2021, sebuah tim termasuk Pasham menetapkan bahwa objek aneh di luar angkasa yang dikenal sebagai 'Sapi' mungkin adalah lubang hitam yang sedang lahir ; pada tahun 2022, kilatan lain dari sebuah objek yang berjarak 8,5 miliar tahun cahaya ternyata merupakan peristiwa gangguan pasang surut terjauh yang pernah diamati , dan lubang hitamnya meledakkan semburan material super panas langsung ke Bumi.

Tim akan terus mengkatalogkan peristiwa gangguan pasang surut, dengan tujuan mengetahui distribusi putaran lubang hitam supermasif. Perjalanan untuk memahami alam semesta lubang hitam masih panjang, tetapi menguraikan fisika lubang hitam dapat membantu kita memecahkan beberapa misteri terbesar alam semesta.

Lebih lanjut : Para astronom Menemukan Lubang Hitam Bintang Terberat di Bima Sakti