Harga dan kawan-kawan (2024)
Lubang hitam raksasa di pusat galaksi seperti Bima Sakti kita diketahui sesekali memakan bintang-bintang terdekat.
Hal ini mengarah pada proses yang dramatis dan rumit saat bintang yang jatuh ke lubang hitam supermasif mengalami spagetifikasi dan tercabik-cabik. Kembang api yang dihasilkan dikenal sebagai peristiwa disrupsi pasang surut.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan hari ini di Surat Jurnal Astrofisikakami telah menghasilkan simulasi paling rinci hingga saat ini tentang bagaimana proses ini berkembang dalam kurun waktu satu tahun.
Sebuah lubang hitam menghancurkan matahari
Astronom Amerika Jack G. Hills dan astronom Inggris Martin Rees pertama kali berteori tentang peristiwa disrupsi pasang surut pada tahun 1970-an dan 80-an. Teori Rees meramalkan bahwa setengah dari puing-puing bintang akan tetap terikat pada lubang hitam, bertabrakan dengan dirinya sendiri untuk membentuk pusaran materi yang panas dan bercahaya yang dikenal sebagai cakram akresi. Cakram itu akan sangat panas, sehingga seharusnya memancarkan sinar-X dalam jumlah besar.
Namun yang mengejutkan semua orang, sebagian besar dari lebih dari 100 kandidat peristiwa gangguan pasang surut yang ditemukan hingga saat ini ternyata bersinar terutama pada panjang gelombang tampak, bukan sinar-X. Suhu yang diamati pada puing-puing itu hanya 10.000 derajat Celsius. Itu seperti permukaan bintang yang cukup hangat, bukan jutaan derajat yang diharapkan dari gas panas di sekitar lubang hitam supermasif.
Yang lebih aneh lagi adalah ukuran materi bercahaya di sekitar lubang hitam yang disimpulkan: beberapa kali lebih besar dari Tata Surya kita dan mengembang dengan cepat menjauh dari lubang hitam dengan kecepatan beberapa persen kecepatan cahaya.
Mengingat bahwa lubang hitam dengan massa sejuta matahari pun hanya sedikit lebih besar dari Matahari kita, ukuran besar bola material bercahaya yang disimpulkan dari pengamatan benar-benar mengejutkan.
Sementara para astrofisikawan berspekulasi bahwa lubang hitam itu entah bagaimana pasti tertahan oleh material selama gangguan tersebut untuk menjelaskan kurangnya emisi sinar-X, hingga saat ini belum ada yang mampu menunjukkan bagaimana hal ini benar-benar terjadi. Di sinilah simulasi kami berperan.
Seruput dan sendawa
Lubang hitam adalah pemakan yang berantakan – tidak seperti anak berusia lima tahun yang memakan semangkuk spageti. Sebuah bintang awalnya merupakan benda padat tetapi menjadi spageti: diregangkan menjadi untaian yang panjang dan tipis oleh pasang surut lubang hitam yang ekstrem.
Ketika separuh materi dari bintang yang kini tercabik-cabik itu terhisap ke lubang hitam, hanya 1% yang benar-benar tertelan. Sisanya akhirnya tertiup menjauh dari lubang hitam dalam semacam “sendawa” kosmik.
Simulasi peristiwa disrupsi pasang surut dengan komputer itu sulit. Hukum gravitasi Newton tidak berlaku di dekat lubang hitam supermasif, jadi kita harus memasukkan semua efek aneh dan menakjubkan dari teori relativitas umum Einstein.
Namun, mahasiswa PhD memang dituntut untuk bekerja keras. Lulusan kami baru-baru ini, David Liptai, mengembangkan metode simulasi baru ala Einstein yang memungkinkan tim bereksperimen dengan melemparkan bintang-bintang yang tidak terduga ke arah lubang hitam terdekat. Anda bahkan dapat melakukannya sendiri.
Simulasi yang dihasilkan, terlihat dalam video di sini, merupakan yang pertama kali menunjukkan peristiwa disrupsi pasang surut mulai dari gerakan menyeruput hingga gerakan bersendawa.
Mereka mengikuti spagetifikasi bintang hingga saat puing-puing jatuh kembali ke lubang hitam, lalu pendekatan dekat yang mengubah aliran menjadi seperti selang taman yang menggeliat. Simulasi berlangsung selama lebih dari setahun setelah penurunan awal.
Butuh waktu lebih dari setahun untuk menjalankan salah satu superkomputer terkuat di Australia. Versi yang diperbesar adalah seperti ini:
Apa yang kami temukan?
Yang sangat mengejutkan kami, kami menemukan bahwa 1% material yang jatuh ke lubang hitam menghasilkan begitu banyak panas, yang menghasilkan aliran keluar yang sangat kuat dan hampir berbentuk bola. (Agak mirip saat Anda makan terlalu banyak kari, dan untuk alasan yang hampir sama.)
Lubang hitam tidak dapat menelan terlalu banyak benda, sehingga apa yang tidak dapat ditelannya akan menghancurkan mesin pusat dan terlempar menjauh.
Bila diamati dengan teleskop, simulasi tersebut menjelaskan banyak hal. Ternyata peneliti sebelumnya benar tentang pencekikan. Berikut ini penampakannya:
Simulasi baru ini mengungkap mengapa peristiwa disrupsi pasang surut benar-benar tampak seperti bintang seukuran tata surya yang mengembang pada beberapa persen kecepatan cahaya, yang ditenagai oleh lubang hitam di dalamnya. Bahkan, orang bisa menyebutnya “matahari lubang hitam”.
