Ini adalah gambaran artistik dari sepasang lubang hitam aktif di jantung dua galaksi yang menyatu. Keduanya dikelilingi oleh cakram akresi gas panas. Sebagian material dikeluarkan sepanjang sumbu putaran masing-masing lubang hitam. Dibatasi oleh medan magnet yang kuat, semburan tersebut melesat melintasi ruang angkasa dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya sebagai pancaran energi yang dahsyat. (Kredit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
CAMBRIDGE, Massachusetts — Apa yang akan terjadi jika dua lubang hitam bergerak sangat dekat satu sama lain? Itulah pertanyaan yang dipikirkan para ilmuwan NASA setelah menemukan dua lubang hitam supermasif di pusat dua galaksi yang menyatu. Dalam 100 juta tahun, para ilmuwan memperkirakan lubang hitam ini akan terus bergerak saling mendekat hingga akhirnya bertabrakan. Gelombang gravitasi yang berasal dari penyatuan ini dapat mengganggu struktur ruang dan waktu.
Duo lubang hitam tersebut berjarak 300 tahun cahaya, jauh di dalam sepasang galaksi yang saling bertabrakan. Para astronom berhasil menangkap bukti dari dua lubang hitam yang berputar tersebut karena gas dan debu yang memicu gerakan mereka membuat keduanya bersinar seterang inti galaksi yang aktif. Hal ini terlihat melalui Teleskop Luar Angkasa Hubble dan data sinar-X. Temuan lengkapnya dipublikasikan di Jurnal Astrofisika.
Duo lubang hitam, meski langka, pernah terlihat sebelumnya. Para astronom telah menemukan lusinan pasangan ini sebelumnya, tetapi tidak pernah sedekat di galaksi kaya gas MCG-03-34-64. Teleskop radio telah melihat satu pasang lubang hitam biner lainnya seperti yang mereka temukan di MCG-03-34-64, tetapi penemuan ini tidak dikonfirmasi dengan pengamatan sinar tampak dan sinar-X.
Para ilmuwan meyakini pasangan lubang hitam lebih umum di alam semesta awal karena galaksi-galaksi sering kali bergabung. Penemuan terkini memberikan gambaran sekilas tentang bagaimana ruang angkasa mungkin tampak di masa lalu, memberikan para astronom contoh nyata yang berjarak 800 juta tahun cahaya dari galaksi Bima Sakti.
Penemuan ini bahkan lebih luar biasa bagi para ilmuwan karena terjadi secara tidak sengaja. Hubble menunjukkan tiga lonjakan difraksi optik di dalam galaksi induk. Lonjakan difraksi adalah hasil dari cahaya dari area kecil di angkasa yang membelok di sekitar cermin di dalam teleskop. Penampakan lonjakan ini memberi tahu para astronom bahwa ada konsentrasi besar gas oksigen yang bersinar.
“Kami tidak menyangka akan melihat sesuatu seperti ini,” kata penulis utama studi Anna Trindade Falcão, seorang peneliti di Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian di Massachusetts, dalam rilis media. “Pemandangan ini bukan kejadian umum di alam semesta terdekat, dan memberi tahu kami bahwa ada hal lain yang terjadi di dalam galaksi.”
Para astronom kemudian menggunakan sinar X untuk mengamati galaksi guna memahami lebih baik apa yang terjadi di galaksi ini.
“Ketika kami mengamati MCG-03-34-64 dalam pita sinar-X, kami melihat dua sumber emisi energi tinggi yang terpisah dan kuat, bertepatan dengan titik-titik cahaya optik terang yang terlihat oleh Hubble. Kami menggabungkan bagian-bagian ini dan menyimpulkan bahwa kami kemungkinan besar sedang mengamati dua lubang hitam supermasif yang jaraknya sangat dekat,” jelas Falcão.
Untuk mendukung hipotesis mereka tentang dua lubang hitam, para peneliti menggunakan data radio arsip untuk membandingkannya dengan gelombang radio kuat yang dipancarkan dari lubang-lubang tersebut. Melihat panjang gelombang tertentu dapat mengesampingkan kemungkinan lain. Dalam kasus ini, melihat cahaya terang dalam panjang gelombang optik, sinar-X, dan radio memberi tahu para astronom bahwa satu-satunya penjelasan adalah adanya dua lubang hitam.
Meskipun banyak hal telah ditemukan tentang pasangan lubang hitam ini, seperti keduanya berada di inti galaksi induknya, para astronom masih bingung mengenai kemunculan cahaya terang ketiga di wilayah angkasa ini. Lebih banyak data perlu dikumpulkan dari Hubble untuk mengidentifikasi asal-usulnya. Namun, beberapa astronom percaya bahwa cahaya itu mungkin berasal dari gas yang dikejutkan oleh energi dari salah satu lubang hitam — mirip dengan aliran air dari selang yang disemprotkan ke tumpukan pasir.
“Kita tidak akan mampu melihat semua kerumitan ini tanpa resolusi Hubble yang menakjubkan,” Falcão menyimpulkan.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan beberapa jenis teleskop untuk mengamati galaksi bernama MCG-03-34-64. Mereka mengumpulkan data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble untuk melihat area tertentu yang memancarkan cahaya, seperti [O III] emisi, yang menunjukkan gas terionisasi. Mereka juga menggunakan Chandra X-ray Observatory untuk mendeteksi emisi sinar-X dari galaksi, dengan fokus pada identifikasi aktivitas lubang hitam ganda.
Selain itu, mereka mengamati sinyal radio dari Very Large Array (VLA) untuk melihat apakah gelombang radio dipancarkan oleh lubang hitam aktif. Data dari sumber-sumber ini digabungkan dan dianalisis menggunakan program komputer khusus untuk membuat gambar dan grafik yang menunjukkan apa yang terjadi di galaksi.
Hasil Utama
Para peneliti menemukan sesuatu yang sangat menarik: mereka mungkin telah menemukan dua lubang hitam supermasif yang sangat dekat satu sama lain di sebuah galaksi! Lubang-lubang hitam ini berjarak sekitar 100 tahun cahaya. Mereka menemukan ini dengan mengamati dua titik di galaksi yang keduanya memancarkan sinar-X dan sinyal radio yang sangat kuat. Ini penting karena ketika galaksi bertabrakan dan bergabung, lubang-lubang hitam mereka semakin dekat hingga akhirnya bergabung menjadi satu lubang hitam besar. Jika penemuan ini benar, itu adalah pasangan lubang hitam terdekat yang pernah ditemukan yang akan bergabung.
Keterbatasan Studi
Studi ini menghadapi beberapa keterbatasan. Pertama, pengamatan tidak dapat dilakukan sejauh itu karena keterbatasan resolusi teleskop. Studi ini mengandalkan bukti tidak langsung dari lubang hitam, seperti sinar-X dan gelombang radio, yang terkadang dapat disebabkan oleh fenomena lain, bukan hanya lubang hitam. Selain itu, karena lubang hitam sangat dekat satu sama lain, beberapa sinyal mungkin tumpang tindih, sehingga sulit untuk mengetahui dengan tepat apa yang terjadi. Terakhir, karena pengamatan ini dilakukan menggunakan instrumen yang berbeda dari waktu ke waktu, mungkin ada sedikit perbedaan dalam data yang memengaruhi kesimpulan.
Diskusi & Kesimpulan
Hasil utama dari penelitian ini adalah bahwa para peneliti mungkin telah menemukan pasangan lubang hitam terdekat dalam proses penggabungan, yang merupakan peristiwa langka di alam semesta. Penemuan ini dapat membantu para ilmuwan mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana lubang hitam tumbuh dan bergabung setelah galaksi bertabrakan. Penemuan ini juga dapat mengajarkan kita lebih banyak tentang bagaimana lubang hitam berinteraksi dengan gas dan bintang-bintang di sekitarnya.
Akan tetapi, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk memastikan bahwa kedua sumber sinar-X tersebut benar-benar lubang hitam dan bukan sesuatu yang lain seperti gas yang dipanaskan oleh proses lain. Pengamatan di masa mendatang akan diperlukan untuk memastikan penemuan yang menarik ini.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh berbagai lembaga, termasuk Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dan Catholic University of America, dan lain-lain. Para penulis tidak memiliki konflik kepentingan atau pengungkapan keuangan untuk dilaporkan terkait dengan penelitian ini.
