Misteri berusia puluhan tahun di balik gugus bintang terbesar di galaksi kita akhirnya bisa terpecahkan

Versi yang diperbesar dari area pusat Omega Centauri tempat ditemukannya lubang hitam bermassa menengah (IMBH). (Kredit: NASA)

SURREY, Inggris — Para ilmuwan mungkin akhirnya memecahkan misteri berusia puluhan tahun di balik mengapa bintang-bintang di Omega Centauri, gugus bintang terbesar di Bima Sakti, bergerak sangat cepat. Ternyata, hampir sepuluh juta bintang belum menemukan cara untuk mempercepat kecepatannya secara tiba-tiba. Alih-alih dipengaruhi oleh satu lubang hitam masif seperti yang diperkirakan sebelumnya, sebuah studi yang dilakukan oleh kolaborasi peneliti Eropa menunjukkan bahwa perilaku bintang-bintang tersebut merupakan hasil gabungan pengaruh gravitasi dari banyak lubang hitam kecil dan sisa-sisa bintang lain yang ditemukan di pusatnya.

Omega Centauri adalah gugus bintang masif yang telah lama menjadi topik perdebatan sengit di kalangan astronom mengenai penyebab tingginya kecepatan bintang yang tidak terduga yang bergerak menuju pusatnya. Hingga sebuah penelitian terbaru dipublikasikan di Astronomi dan Astrofisika, mereka tidak mengetahui apakah pergerakan tersebut disebabkan oleh lubang hitam “bermassa menengah” yang beratnya seratus ribu kali massa Matahari atau gumpalan lubang hitam “bermassa bintang” dan benda padat lainnya yang bekerja secara bersamaan.

Lubang hitam bermassa bintang berukuran lebih kecil, sekitar beberapa kali massa Matahari, dan terbentuk setelah kematian bintang masif. Para astronom sangat bersemangat untuk menemukan lubang hitam bermassa menengah dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada awal tahun 2024 karena mereka dapat menjelaskan bagaimana lubang hitam bermassa bintang menjadi supermasif.

Lubang hitam supermasif biasanya berada di pusat galaksi besar dan berbobot jutaan hingga miliaran kali massa Matahari. Namun, apakah lubang hitam supermasif berawal dari supermasif atau memulai kehidupannya terlebih dahulu sebagai lubang hitam bermassa bintang yang lebih kecil masih belum diketahui. Menemukan lubang hitam bermassa menengah dapat membantu menjembatani kesenjangan ini dan memecahkan misteri kosmik.

Namun, tidak demikian halnya dengan Omega Centauri, yang ditemukan mengandung sekelompok lubang hitam bermassa bintang dalam penelitian baru ini.

“Perburuan lubang hitam bermassa menengah yang sulit dipahami terus berlanjut. Mungkin masih ada satu di pusat Omega Centauri, namun penelitian kami menunjukkan bahwa massanya pasti kurang dari enam ribu kali massa Matahari dan hidup berdampingan dengan sekelompok lubang hitam bermassa bintang,” kata Justin Read, peneliti di University of Surrey di Inggris dan rekan penulis studi, dalam sebuah pernyataan. “Namun, ada kemungkinan kita akan segera menemukannya. Semakin banyak percepatan pulsar yang terjadi, memungkinkan kita mengintip pusat gugus bintang padat dan berburu lubang hitam dengan lebih tepat daripada sebelumnya.”

Para peneliti memeriksa kecepatan bintang di pusat Omega Centauri dan menambahkan titik data baru. Tim juga mengamati percepatan pulsar. Seperti lubang hitam, pulsar terbuat dari bintang-bintang yang sekarat dan beratnya mencapai dua kali massa matahari. Mereka berukuran 20 kilometer dan berputar hingga 700 kali per detik. Pulsar melepaskan gelombang radio di sepanjang sumbu putarannya, mirip dengan gasing yang berputar. Sinar radio melewati Bumi seperti mercusuar, sehingga memungkinkan para astronom untuk mengidentifikasinya.

Pulsar bertindak seperti jam alam dengan akurasi yang mirip dengan jam atom Bumi. Para astronom dapat mengukur percepatan pulsar dengan mengukur perubahan kecepatan putarannya dan menemukan informasi baru yang penting tentang medan gravitasi di pusat Omega Centauri.

“Pembentukan pulsar juga merupakan bidang studi yang aktif karena banyak di antaranya yang baru-baru ini terdeteksi. Omega Centauri adalah lingkungan yang ideal untuk mempelajari model pembentukannya, yang merupakan pertama kalinya kami dapat melakukannya dalam analisis kami,” jelas Andrés Bañares Hernández, peneliti di Instituto de Astrofísica de Canarias di Spanyol dan penulis utama studi tersebut.

Menambahkan pengukuran percepatan baru dengan kecepatan bintang memungkinkan para ilmuwan untuk melihat lebih jelas apakah Omega Centauri memiliki lubang hitam bermassa menengah atau sekelompok lubang hitam yang lebih kecil. Pertanyaannya adalah – akankah penjelasan terbaru ini disetujui secara universal? Hanya waktu yang akan menjawabnya.

“Dengan mempelajari Omega Centauri—sisa galaksi katai—kami dapat menyempurnakan metode kami dan mengambil langkah maju dalam memahami apakah lubang hitam tersebut ada dan apa perannya dalam evolusi gugus bintang dan galaksi. Pekerjaan ini membantu menyelesaikan perdebatan selama dua dekade dan membuka pintu baru untuk eksplorasi di masa depan,” tambah Hernández.