Para astronom telah mengetahui selama beberapa waktu ada satu bintang yang mengorbit cukup dekat dengan lubang hitam di pusat galaksi kita. Astronom Andrea Ghez dari UCLA mengatakan kemampuan untuk menonton dua bintang ini dalam 'tango' jangka pendek di sekitar lubang hitam akan membantu para ilmuwan mengukur efek kelengkungan ruang-waktu, dan mereka harus dapat menentukan apakah Albert Einstein benar dalam ramalannya tentang bagaimana lubang hitam bisa membelokkan ruang dan waktu.
"Saya sangat senang menemukan dua bintang yang mengorbit lubang hitam supermasif galaksi kita dalam waktu yang jauh lebih sedikit daripada masa hidup manusia," kata Ghez. “Ini adalah tango dari [bintang-bintang ini] yang akan mengungkapkan geometri ruang dan waktu yang sebenarnya di dekat lubang hitam untuk pertama kalinya. Pengukuran ini tidak dapat dilakukan dengan satu bintang saja. "
Ada hampir 3.000 bintang yang mengorbit agak dekat dengan lubang hitam, dan kebanyakan dari mereka memiliki orbit 60 tahun atau lebih.
Bintang dekat yang sebelumnya dikenal, S0-2, mengorbit lubang hitam setiap 15,5 tahun. Dan sekarang, bintang yang baru ditemukan, bernama S0-102, mengorbit lubang hitam dalam 11,5 tahun yang terik, orbit terpendek yang diketahui dari bintang mana pun di dekat lubang hitam ini.
Rekonstruksi orbit dua bintang — S0-2 dan S0-102 — di dekat lubang hitam di pusat Bima Sakti. (Orbit bintang lain juga digambarkan oleh garis yang lebih redup). Latar belakangnya adalah gambar inframerah beresolusi tinggi yang nyata di wilayah tersebut. Kredit: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Dengan cara yang sama seperti planet-planet mengorbit di sekitar matahari, S0-102 dan S0-2 masing-masing dalam orbit elips di sekitar lubang hitam pusat. Ghez mengatakan bahwa gerakan planet di tata surya kita adalah ujian akhir untuk teori gravitasi Newton 300 tahun yang lalu, dan sekarang gerakan S0-102 dan S0-2 akan menjadi ujian akhir untuk teori relativitas umum Einstein, yang menggambarkan gravitasi sebagai konsekuensi dari kelengkungan ruang dan waktu.
"Hal yang menarik tentang melihat bintang melalui orbit lengkapnya adalah tidak hanya Anda dapat membuktikan bahwa ada lubang hitam tetapi Anda memiliki kesempatan pertama untuk menguji fisika fundamental menggunakan gerakan bintang-bintang ini," kata Ghez. "Menunjukkan bahwa itu berputar di dalam elips memberikan massa lubang hitam supermasif, tetapi jika kita dapat meningkatkan ketepatan pengukuran, kita dapat melihat penyimpangan dari elips yang sempurna - yang merupakan tanda dari relativitas umum."
Ketika bintang-bintang mendekati pendekatan terdekat mereka, gerakan mereka akan dipengaruhi oleh kelengkungan ruangwaktu, dan cahaya yang bergerak dari bintang-bintang kepada kita akan terdistorsi, kata Ghez.
S0-2, yang 15 kali lebih terang dari S0-102, akan melalui pendekatan terdekat ke lubang hitam pada 2018. S0-102 membuat pendekatan terdekat pada 2021, sehingga tim akan mengawasi bintang-bintang ini saat mereka mendekati menggoda, tetapi tidak cukup dekat untuk tersedot, kata Ghez.
Ghez dan rekan-rekannya telah mengamati S0-2 sejak 1995. Pada tahun 2000, ia dan timnya melaporkan - untuk pertama kalinya - bahwa para astronom melihat bintang-bintang berakselerasi di sekitar lubang hitam supermasif. Penelitian mereka menunjukkan bahwa tiga bintang mengalami percepatan lebih dari 250.000 mph per tahun saat mereka mengorbit lubang hitam. Kecepatan S0-102 dan S0-2 juga harus berakselerasi lebih dari 250.000 mph pada pendekatan terdekat mereka, kata Ghez.
"Fakta bahwa kita dapat menemukan bintang yang begitu dekat dengan lubang hitam itu fenomenal," kata Ghez. "Sekarang ini adalah ballgame yang sama sekali baru, dalam hal jenis eksperimen yang dapat kita lakukan untuk memahami bagaimana lubang hitam tumbuh dari waktu ke waktu, peran lubang hitam supermasif di pusat galaksi, dan apakah teori relativitas umum Einstein valid di dekat sebuah black hole, tempat teori ini belum pernah diuji sebelumnya. Sangat menyenangkan untuk memiliki sarana untuk membuka jendela ini. "
Penelitian ini dilakukan menggunakan Teleskop Keck. Makalah tim diterbitkan 5 Oktober di jurnal Science.
Sumber: UCLA
Keterangan gambar utama: Teleskop Keck I dan Keck II fokus pada dua bintang yang mengorbit lubang hitam Bimasakti. Kredit foto latar belakang: Dan Birchall / Subaru Telescope di Mauna Kea, Hawaii. Overlay dibuat oleh Profesor Andrea Ghez dan tim risetnya di UCLA dan berasal dari kumpulan data yang diperoleh dari Teleskop W. M. Keck.
