Rupanya, "lubang hitam monster" yang ditemukan para peneliti itu tidak begitu mengerikan. Tetapi menemukan kesalahan dan bekerja untuk memperbaikinya dalam cara sains maju.
Dalam sebuah studi baru-baru ini (studi peer-review yang diterbitkan 27 November), tim ilmuwan melaporkan penemuan sistem biner LB-1, yang berisi bintang dan, menurut temuan tersebut, pendamping lubang hitam 70 kali massa matahari kita. Ini adalah berita besar, sebuah lubang hitam bermassa bintang (lubang hitam yang terbentuk oleh keruntuhan gravitasi bintang) biasanya kurang dari setengah yang masif. Tetapi sementara penelitian, yang dipimpin oleh Jifeng Liu, dari National Astronomical Observatory of China (NAOC) dari Akademi Ilmu Pengetahuan China, menarik, itu juga salah.
Tiga makalah baru keluar minggu ini yang memeriksa kembali temuan dari studi Liu, dan studi ini mengatakan bahwa lubang hitam LB-1 sebenarnya tidak terlalu besar.
Lubang hitam aneh
Lubang hitam massa-Stellar biasanya diidentifikasi oleh emisi sinar-X cerah yang berasal dari gas yang dikeluarkan benda, atau ditarik, dari bintang-bintang pendamping mereka. Tetapi lubang hitam yang terlihat di LB-1 adalah "tidak berinteraksi"; dengan kata lain, ia tidak mengeluarkan gas dari bintangnya, sehingga tidak dapat ditemukan melalui emisi yang cerah. Para ilmuwan berpikir bahwa ada banyak contoh jenis lubang hitam di alam semesta, tetapi karena benda-benda ini sulit dikenali, ada beberapa pengamatan untuk menunjukkan berapa banyak yang mungkin ada di luar sana.
Jadi, untuk menentukan bahwa sistem memiliki lubang hitam, tim Liu harus menemukan dan mempelajari objek secara tidak langsung, dengan mengamati pergerakan dalam pergeseran Doppler dari bintang sistem dan garis emisi merah tua.
Di bawah fenomena Doppler, benda-benda yang bergerak menuju Bumi tampak biru, karena panjang gelombang cahaya semakin pendek, dan merah ketika bergerak menjauh dari kita, karena panjang gelombang semakin lama. Garis emisi, yang dikenal sebagai garis emisi H-alpha, adalah garis spektral, atau garis gelap dalam suatu spektrum. Garis spektral sering digunakan untuk mengidentifikasi atom atau molekul dan garis khusus ini dibuat oleh elektron hidrogen. Tim Liu menyelesaikan pekerjaan mereka dengan anggapan bahwa garis ini berasal dari piringan akresi di sekitar lubang hitam.
Dengan mengukur perubahan dalam pergeseran Doppler, para peneliti dapat menentukan kecepatan objek dan, karenanya, massa mereka. "Jika bintang dan rekannya mempercepat jumlah yang sama, itu berarti mereka memiliki massa yang sama, dan jika seseorang mempercepat lebih sedikit, itu akan jauh lebih berat," University of California, Berkeley, mahasiswa doktoral astronomi Kareem El-Badry , seorang penulis bersama salah satu dari tiga makalah yang menganalisis hasil ini, mengatakan. Jadi, dalam mengukur pergerakan goyangan emisi yang berasal dari (apa yang diasumsikan oleh tim Liu) dari lubang hitam, tim Liu menentukan bahwa kecepatan lubang hitam pasti sangat besar untuk lubang hitam bermassa bintang.
Sekarang, jika emisi itu, pada kenyataannya, berasal dari lubang hitam dan bergerak seperti yang mereka laporkan, itu memang berarti bahwa ada objek yang sangat masif dalam sistem, El-Badry menjelaskan.
Masalah utama dengan kesimpulan ini? Ternyata garis emisi ini, gerakan yang berfungsi sebagai bukti utama untuk objek ultramassive yang diusulkan, tidak bergoyang. Faktanya, itu tidak bergerak sama sekali, makalah baru yang membahas kesimpulan tim Liu ditemukan.
Klaim yang berani
Anda mungkin pernah mendengar pembicaraan dalam beberapa minggu terakhir tentang "lubang hitam" massa matahari yang "mustahil". Dalam dosis air dingin hari ini, kami berpendapat bahwa data disalahtafsirkan, dan tidak ada bukti bahwa BH sangat besar. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcDesember 10, 2019
Klaim penemuan lubang hitam aneh besar pertama kali melanda El-Badry sebagai aneh, karena jenis lubang hitam ini belum pernah diamati dengan massa sebesar itu. "Pikiran pertama saya ketika makalah ini keluar adalah ini adalah klaim yang berani bahwa bukti lebih baik benar-benar baik," kata El-Badry kepada Space.com. "Kamu harus selalu berpikiran terbuka, tetapi dalam kasus ini, klaim itu jelas luar biasa dan buktinya sedikit lebih goyah."
Masalah utama yang ditemukan El-Badry adalah bahwa garis emisi tampaknya hanya bergerak; itu tidak benar-benar bergoyang.
El-Badry dan Eliot Quataert, seorang profesor astronomi dan fisika di UC Berkeley, menerbitkan analisis mereka pada hari Senin (9 Desember) ke server preprint arXiv. Makalah mereka juga telah dikirimkan untuk publikasi dalam jurnal Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society.
Garis absorpsi yang hilang
Jadi, bagaimana mungkin garis emisi hanya "tampak bergerak"? Yah, kebetulan saja berbaris di atas garis penyerapan, yang menciptakan ilusi.
Untuk memahami ilusi, pertama-tama Anda perlu tahu apa itu garis serapan. Lapisan atmosfer luar yang mengelilingi bintang berfungsi sebagai bahan penyerap untuk menyerap cahaya yang datang dari bintang. Jadi, ketika para peneliti mempelajari spektrum cahaya yang datang dari bintang-bintang, mereka dapat melihat garis-garis absorpsi, yang diciptakan oleh atom-atom di atmosfer yang bertransisi antara keadaan atom.
Dengan bintang di LB-1, ada garis serapan "yang disembunyikan" oleh garis emisi, kata El-Badry. Situasi seperti itu dapat menciptakan ilusi bahwa garis emisi bergerak, menghasilkan tampilan pergeseran Doppler, yang dijelaskan oleh El-Badry dan para ilmuwan di balik makalah lain dalam penelitian. Dengan hanya mengurangi garis serapan dari pengukuran garis emisi, El-Badry dan Quataert, yang menggunakan data yang sama untuk penelitian mereka seperti yang dilakukan tim Liu, menemukan bahwa garis emisi tidak bergerak sama sekali.
Tanpa pergerakan emisi ini, Todd Thompson, seorang profesor di Departemen Astronomi di The Ohio State University, yang tidak terlibat dalam makalah ini, menjelaskan kepada Space.com, ada dua kemungkinan interpretasi. Entah objek kedua dalam sistem jauh lebih masif daripada yang pernah diamati (jauh lebih dari 70 massa matahari) atau, lebih mungkin, hanya ada lubang hitam ukuran rata-rata di LB-1 dan garis emisi berasal dari di tempat lain, kata Thompson.
"Ada sesuatu di sana. Hanya saja itu mungkin hanya lubang hitam biasa, massa bintang," Jackie Faherty, seorang ilmuwan senior di Museum Sejarah Alam Amerika di New York dan co-host dari "StarTalk Radio," kata Space. .com. Faherty tidak terlibat dalam surat-surat ini.
Namun, karena garis emisi mungkin tidak berasal dari lubang hitam, para peneliti tidak bisa mendapatkan perkiraan yang sangat tepat dari massa lubang hitam itu. Tetapi analisis tim El-Badry menunjukkan bahwa lubang hitam kemungkinan besar antara 5 dan 20 massa matahari, yang, seperti yang mereka gambarkan dalam makalah mereka, "tampaknya paling masuk akal."
Penemuan ... rusak?
Dua makalah tambahan telah keluar yang juga memeriksa kembali klaim yang dibuat oleh tim Liu. Satu, sebuah studi yang dipimpin oleh astronom teoritis Selandia Baru J.J. Eldridge, yang telah dipublikasikan ke arXiv, mengambil pendekatan teoretis untuk menganalisis sistem. Para peneliti dalam studi tersebut mensimulasikan perpustakaan besar berbagai jenis sistem biner untuk melihat apakah para ilmuwan dapat menemukan biner yang cocok dengan pengamatan yang dilaporkan untuk LB-1. Mereka menemukan beberapa yang bisa, tetapi tidak ada yang memiliki 70 lubang hitam bermassa matahari.
Penelitian lain, juga diterbitkan oleh arXiv, dan dipimpin oleh Michael Abdul-Masih dari Institut Astronomi di universitas KU Leuven di Belgia, mengambil pendekatan yang serupa dengan pendekatan El-Badry. Namun, alih-alih menggunakan data yang sama dengan tim Liu, para peneliti ini mengumpulkan spektrum sistem biner mereka sendiri menggunakan teleskop yang berbeda. Mereka juga melakukan simulasi di mana mereka meletakkan garis serapan di bawah garis emisi untuk melihat apakah emisi tampak bergerak seperti pada LB-1. Dalam simulasi ini, tim Abdul-Masih menemukan bahwa garis itu tampaknya bergerak bolak-balik, memberikan bukti lebih lanjut bahwa garis emisi dalam sistem hanya tampak seperti bergerak.
Penukaran untuk LB-1
"Tampaknya agak terlalu menarik untuk menjadi kenyataan," kata Faherty. Tetapi, dia menambahkan, "ini juga cara ilmu pengetahuan berkembang."
Faherty menekankan bahwa "Ini tidak masalah untuk hal semacam ini terjadi. ... Ini hanya koreksi terhadap hasil sebelumnya ... tidak apa-apa untuk memiliki situasi seperti ini," tambahnya. "Ilmu pengetahuan maju dan bergerak maju."
Studi-studi tindak lanjut ini telah memberikan bukti bahwa objek sekunder pada LB-1 sebenarnya bukan lubang hitam ultrarare dan ultramassive. Namun, itu masih merupakan objek yang sangat menarik dan layak dipelajari lebih lanjut, kata El-Badry.
Karena ada begitu banyak perhatian pada studi asli, termasuk dengan analisis tindak lanjut ini, telah meningkatkan minat dalam studi sistem LB-1 dan sistem seperti itu.
Dengan mengidentifikasi dan mempelajari lubang hitam yang tidak berinteraksi seperti yang terkait dengan LB-1, para ilmuwan dapat mempelajari lebih lanjut tentang objek yang sulit dipahami ini. Dikatakan biasa di ruang angkasa, mereka sulit dikenali, karena mereka tidak menghasilkan emisi sinar-X yang cerah.
"Ini adalah waktu yang sangat menarik untuk mencari black hole yang tidak berinteraksi ini, dan mereka pasti telah menemukan sistem yang sangat menarik," kata Thompson. Ada "populasi yang harus keluar dari sana lubang hitam di binari bintang di mana tidak ada interaksi aktif antara dua komponen," tambahnya.
Selain itu, bisa menarik jika para ilmuwan terus menyelidiki dari mana tepatnya garis emisi H-alpha ini berasal. Makalah-makalah yang memeriksa ulang LB-1 menyarankan "bahwa mungkin saja materi sirkumbiner dapat menjelaskannya, tapi itu sedikit misteri ... tidak apa-apa untuk melibatkan beberapa misteri dalam hasilnya," kata Faherty.
Space.com menjangkau tim Liu untuk berkomentar, dan Liu berkata bahwa "Kami sedang menulis makalah untuk mengatasi semua masalah ini." Dia menambahkan bahwa timnya mengharapkan kertas yang akan keluar minggu depan.
- Apa itu Lubang Hitam?
- Black Hole Quiz: Seberapa Baik Anda Tahu Ciptaan Alam Paling Aneh?
- Eureka! Ilmuwan Memotret Lubang Hitam untuk Pertama Kali
