Lubang hitam adalah salah satu objek paling menarik di alam semesta, namun mereka tetap sulit dipahami karena mereka sangat padat, dan gravitasinya sangat kuat sehingga bahkan cahaya tidak dapat lepas dari genggaman mereka. Untuk mengungkap lubang hitam yang bersembunyi di kosmos, para peneliti telah beralih ke bidang penelitian yang muncul yang dikenal sebagai astronomi gelombang-gravitasi.
Gelombang gravitasi adalah distorsi, atau riak, dalam jalinan ruang dan waktu yang dihasilkan oleh pergerakan benda besar. Pada tahun 2015, para astronom mendeteksi gerakan gelombang gravitasi untuk pertama kalinya menggunakan teleskop Laser Interferometer Gravitasi Gelombang Observatorium (LIGO) berbasis bumi di Louisiana dan Washington. Dalam hal ini, riak-riak tersebut dihasilkan oleh tabrakan dua lubang hitam besar yang saling mengorbit yang dikenal sebagai biner lubang hitam.
Menggunakan LIGO dan teknologi observasi lainnya, sebuah studi baru bertujuan untuk melukiskan gambaran yang lebih lengkap tentang lubang hitam - khususnya yang termasuk dalam kategori yang lebih tidak dikenal yang dikenal sebagai lubang hitam massa-menengah (IMBH).
"Ketika saya bergabung dengan LIGO, saya menyadari bahwa tahun-tahun saya simulasi relativistik umum lubang hitam dapat dilakukan untuk mengembangkan perburuan astrofisika baru IMBH," Karan Jani, seorang astrofisikawan dari Vanderbilt University dan penulis utama studi tersebut, mengatakan kepada Space. com
IMBH berada di antara supermasif - setidaknya satu juta kali lebih besar dari matahari kita - dan lubang hitam bermassa bintang - lebih kecil, tetapi masih lima sampai 50 kali lebih besar dari massa matahari kita.
"IMBH sangat istimewa dalam dekade pertama astronomi gelombang gravitasi. Di antara setiap sumber astrofisika yang diketahui yang memancarkan gelombang gravitasi, kami melaporkan bahwa LIGO dan LISA [Laser Interferometer Space Antenna] paling sensitif terhadap penggabungan IMBH," kata Jani. "Dengan dua percobaan ini, kita bisa secara praktis mensurvei semua binari IMBH di alam semesta."
Namun, para astronom belum dapat secara langsung mendeteksi lubang hitam berukuran sedang yang sulit dipahami ini, tambah Jani. Dengan demikian, pendekatannya adalah untuk mempelajari berbagai frekuensi gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh lubang hitam untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang aktivitas IMBH.
"Seperti orkestra simfoni mengeluarkan suara melintasi berbagai frekuensi, gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh lubang hitam terjadi pada frekuensi dan waktu yang berbeda," kata Jani dalam sebuah pernyataan dari Vanderbilt University. "Beberapa frekuensi ini adalah bandwidth yang sangat tinggi, sementara yang lain adalah bandwidth yang rendah, dan tujuan kami di era astronomi gelombang gravitasi berikutnya adalah untuk menangkap pengamatan multiband dari kedua frekuensi ini untuk 'mendengar seluruh lagu,' seperti itu, ketika datang ke lubang hitam. "
IMBH diyakini sebagai benih dari mana lubang hitam supermasif tumbuh. Sebagai contoh, lubang hitam dapat tumbuh dengan menelan lubang hitam lainnya. Di wilayah materi infalling yang mengelilingi lubang hitam, juga dikenal sebagai piringan akresi, gaya gravitasi yang kuat menarik gas terdekat, bintang, debu dan bahkan lubang hitam lainnya. Bahan apa pun yang terlalu dekat risikonya ditarik melewati cakrawala peristiwa - titik di mana benda itu tidak dapat lepas dari tarikan gravitasi lubang hitam.
"Begitu sebuah IMBH telah menjebak lubang hitam lain di sekitarnya, akan ada kesibukan radiasi gravitasi," kata Jani kepada Space.com. "LIGO dapat menangkap radiasi ini pada saat lubang hitam ini bertabrakan."
Misi LISA yang diusulkan - bersama-sama dipimpin oleh Badan Antariksa Eropa dan NASA - akan dapat mendeteksi dan secara akurat mengukur gelombang gravitasi frekuensi rendah, yang menantang bagi detektor berbasis Bumi, karena gerakan seismik planet kita atau bahkan getaran dari sebuah lintasan mobil. Direncanakan akan diluncurkan pada tahun 2034, LISA akan menjadi pendeteksi gelombang gravitasi berbasis ruang angkasa khusus pertama.
"Dengan misi LISA, penelitian kami menemukan bahwa radiasi dari IMBH dapat direkam setidaknya beberapa tahun sebelum tabrakan yang ditakdirkan," kata Jani. "Radiasi ini secara harfiah adalah ruang-waktu yang dideformasi tepat di luar horizon peristiwa IMBH. Tidak seperti radio atau sinyal sinar-X, radiasi gravitasi tidak kehilangan informasi saat bergerak miliaran tahun cahaya sebelum mencapai kita."
Oleh karena itu, dengan menggabungkan pengamatan dari detektor LIGO, yang menangkap gelombang gravitasi frekuensi tinggi, dan detektor masa depan seperti misi LISA, yang akan mengukur gelombang gravitasi frekuensi rendah, para peneliti berharap untuk mengisi celah dalam pemahaman saat ini tentang lubang hitam.
Studi mereka dipublikasikan pada 18 November di jurnal Nature Astronomy.
- Gambar: Lubang Hitam Alam Semesta
- Colliding Black Holes Semoga Bernyanyi Lagu Gravitasi Berbeda
- Ikuti Perjalanan Symphonic ke dalam Black Hole dengan 'Metacosmos'
