Pada tahun 1971, astronom Inggris Donald Lynden-Bell dan Martin Rees berhipotesis bahwa lubang hitam supermasif (SMBH) berada di pusat Galaksi Bima Sakti kita. Ini didasarkan pada pekerjaan mereka dengan galaksi radio, yang menunjukkan bahwa jumlah besar energi yang dipancarkan oleh benda-benda ini adalah karena gas dan materi yang bertambah ke lubang hitam di pusatnya.
Pada 1974, bukti pertama untuk SMBH ini ditemukan ketika para astronom mendeteksi sumber radio besar yang datang dari pusat galaksi kita. Wilayah ini, yang mereka beri nama Sagittarius A *, lebih dari 10 juta kali lebih besar dari Matahari kita sendiri. Sejak penemuannya, para astronom telah menemukan bukti bahwa ada lubang hitam supermasif di pusat galaksi yang paling spiral dan elips di alam semesta yang dapat diamati.
Deskripsi:
Lubang hitam supermasif (SMBH) berbeda dari lubang hitam bermassa rendah dalam beberapa cara. Sebagai permulaan, karena SMBH memiliki massa yang jauh lebih tinggi daripada lubang hitam yang lebih kecil, mereka juga memiliki kepadatan rata-rata yang lebih rendah. Ini disebabkan oleh fakta bahwa dengan semua benda berbentuk bola, volume berbanding lurus dengan kubus jari-jari, sedangkan kepadatan minimum lubang hitam berbanding terbalik dengan kuadrat massa.
Selain itu, gaya pasang surut di sekitar horizon peristiwa secara signifikan lebih lemah untuk lubang hitam masif. Seperti halnya kepadatan, gaya pasang surut pada benda pada horizon peristiwa berbanding terbalik dengan kuadrat massa. Dengan demikian, suatu objek tidak akan mengalami gaya pasang surut yang signifikan sampai ia sangat jauh ke dalam lubang hitam.
Pembentukan:
Bagaimana SMBH dibentuk tetap menjadi topik perdebatan ilmiah. Astrofisika sebagian besar percaya bahwa mereka adalah hasil dari merger lubang hitam dan pertambahan materi. Tetapi dari mana "benih" (leluhur) dari lubang hitam ini berasal adalah dari mana perselisihan terjadi. Saat ini, hipotesis yang paling jelas adalah bahwa mereka adalah sisa-sisa dari beberapa bintang masif yang meledak, yang dibentuk oleh pertambahan materi di pusat galaksi.
Teori lain adalah bahwa sebelum bintang pertama terbentuk di galaksi kita, awan gas besar runtuh menjadi "bintang qausi" yang menjadi tidak stabil terhadap gangguan radial. Itu kemudian berubah menjadi lubang hitam sekitar 20 Misa Matahari tanpa perlu ledakan supernova. Seiring waktu, itu dengan cepat bertambah massa untuk menjadi lubang hitam menengah, dan kemudian supermasif.
Dalam model lain, kluster bintang padat mengalami keruntuhan inti sebagai akibat dari dispersi kecepatan di intinya, yang terjadi pada kecepatan relativistik karena kapasitas panas negatif. Terakhir, ada teori bahwa black hole primordial mungkin telah diproduksi langsung oleh tekanan eksternal segera setelah Big Bang. Teori-teori ini dan lainnya tetap teoretis untuk saat ini.
Sagitarius A *:
Beragam garis bukti menunjukkan keberadaan SMBH di pusat galaksi kita. Meskipun tidak ada pengamatan langsung tentang Sagitarius A *, kehadirannya telah disimpulkan dari pengaruh yang dimilikinya terhadap benda-benda di sekitarnya. Yang paling menonjol dari ini adalah S2, bintang yang mengalirkan orbit elips di sekitar sumber radio A * Sagitarius.
S2 memiliki periode orbit 15,2 tahun dan mencapai jarak minimal 18 miliar km (11,18 miliar mi, 120 AU) dari pusat objek pusat. Hanya objek supermasif yang dapat menjelaskan hal ini, karena tidak ada penyebab lain yang dapat dilihat. Dan dari parameter orbital S2, para astronom telah mampu menghasilkan perkiraan ukuran dan massa objek.
Misalnya, gerakan S2 telah membuat para astronom menghitung bahwa objek di pusat orbitnya harus memiliki tidak kurang dari 4,1 juta Massa Matahari (8,2 × 10³³ metrik ton; 9,04 × 10³³ US ton). Lebih jauh, jari-jari objek ini harus kurang dari 120 AU, jika tidak S2 akan bertabrakan dengannya.
Namun, bukti terbaik hingga saat ini diberikan pada 2008 oleh Institut Max Planck untuk Fisika Luar Angkasa dan Kelompok Pusat Galaksi UCLA. Dengan menggunakan data yang diperoleh selama 16 tahun oleh ESO's Very Large Telescope dan Keck Telescope, mereka tidak hanya dapat secara akurat memperkirakan jarak ke pusat galaksi kita (27.000 tahun cahaya dari Bumi), tetapi juga melacak orbit bintang-bintang di sana dengan sangat presisi.
Seperti yang dikatakan Reinhard Genzel, ketua tim dari Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics mengatakan:
“Tidak diragukan lagi, aspek paling spektakuler dari penelitian jangka panjang kami adalah bahwa ia telah memberikan apa yang sekarang dianggap sebagai bukti empiris terbaik bahwa lubang hitam supermasif benar-benar ada. Orbit bintang di Pusat Galaksi menunjukkan bahwa konsentrasi massa pusat empat juta massa matahari harus menjadi lubang hitam, tanpa keraguan.
Indikasi lain kehadiran Sagitarius A * datang pada 5 Januari 2015, ketika NASA melaporkan sinar X yang memecahkan rekor datang dari pusat galaksi kita. Berdasarkan bacaan dari Chandra X-ray Observatory, mereka melaporkan emisi yang 400 kali lebih terang dari biasanya. Ini dianggap sebagai hasil dari asteroid yang jatuh ke lubang hitam, atau oleh keterikatan garis medan magnet di dalam gas yang mengalir ke dalamnya.
Galaksi lain:
Para astronom juga menemukan bukti SMBH di pusat galaksi lain di dalam Grup Lokal dan seterusnya. Ini termasuk Galaksi Andromeda terdekat (M31) dan galaksi elips M32, dan galaksi spiral jauh NGC 4395. Ini didasarkan pada fakta bahwa bintang dan awan gas di dekat pusat galaksi ini menunjukkan peningkatan kecepatan yang dapat diamati.
Indikasi lain adalah Active Galactic Nuclei (AGN), di mana ledakan besar radio, microwave, inframerah, optik, ultra-violet (UV), sinar-X dan waveband sinar gamma secara berkala terdeteksi berasal dari daerah materi dingin (gas dan debu) ) di pusat galaksi yang lebih besar. Meskipun radiasi itu tidak berasal dari lubang hitam itu sendiri, pengaruh benda masif seperti itu terhadap materi di sekitarnya diyakini sebagai penyebabnya.
Singkatnya, gas dan debu membentuk piringan akresi di pusat galaksi yang mengorbit lubang hitam supermasif, secara bertahap memberi mereka makan. Gaya gravitasi yang luar biasa di wilayah ini memampatkan materi cakram hingga mencapai jutaan derajat kelvin, menghasilkan radiasi yang cerah dan energi elektromagnetik. Sebuah korona materi panas terbentuk di atas cakram akresi juga, dan dapat menyebarkan foton hingga energi sinar-X.
Interaksi antara medan magnet berputar SMBH dan piringan akresi juga menciptakan jet magnetik kuat yang menembakkan material di atas dan di bawah lubang hitam dengan kecepatan relativistik (mis. Pada fraksi signifikan kecepatan cahaya). Jet-jet ini dapat meluas hingga ratusan ribu tahun cahaya, dan merupakan sumber radiasi potensial kedua.
Ketika Galaksi Andromeda bergabung dengan galaksi kita dalam beberapa miliar tahun, lubang hitam supermasif yang berada di pusatnya akan bergabung dengan galaksi kita sendiri, menghasilkan galaksi yang jauh lebih masif dan kuat. Interaksi ini kemungkinan akan mengeluarkan beberapa bintang dari galaksi gabungan kita (menghasilkan bintang-bintang jahat), dan juga kemungkinan menyebabkan nukleus galaksi kita (yang saat ini tidak aktif) menjadi satu lagi yang aktif.
Studi tentang lubang hitam masih dalam masa pertumbuhan. Dan apa yang telah kita pelajari selama beberapa dekade terakhir saja telah menyenangkan sekaligus menginspirasi. Apakah mereka bermassa rendah atau supermasif, lubang hitam adalah bagian integral dari Alam Semesta kita dan memainkan peran aktif dalam evolusinya.
Siapa yang tahu apa yang akan kita temukan saat kita mengintip lebih dalam ke Semesta? Mungkin suatu hari kita teknologi, dan keberanian, akan ada sehingga kita dapat mencoba untuk memuncak di bawah tabir cakrawala peristiwa. Bisakah Anda bayangkan itu terjadi?
Kami telah menulis banyak artikel menarik tentang lubang hitam di Space Magazine. Inilah Melampaui Keraguan Yang Wajar: Sebuah Lubang Hitam Supermasif Tinggal di Tengah Galaksi Kita, X-Ray Flare Echo Mengungkap Torus Lubang Hitam Supermasif, Bagaimana Anda Menimbang Lubang Hitam Supermasif? Ambil Temperaturnya, dan Apa yang Terjadi Ketika Lubang Hitam Supermasif Bertabrakan?
Pemeran Astronomi juga beberapa episode yang relevan pada subjek. Inilah Episode 18: Lubang Hitam Besar dan Kecil, dan Episode 98: Quasar.
Lebih banyak untuk dijelajahi: episode Astronomi Cast Quasar, dan Black Holes Big and Small.
Sumber:
- Wikipedia - Lubang Hitam Supermasif
- NASA - Lubang Hitam Supermasif
- Universitas Swinburne: Cosmos - Supermassive Black Hole
