Tahun lalu, para astronom menemukan lubang hitam diam di galaksi jauh yang meletus setelah merobek-robek dan memakan bintang yang lewat. Sekarang para peneliti telah mengidentifikasi sinyal sinar-X khas yang diamati pada hari-hari setelah ledakan yang datang dari materi di ambang jatuh ke lubang hitam.
Sinyal ini, yang disebut osilasi kuasi-periodik atau QPO, adalah fitur karakteristik disk akresi yang sering mengelilingi objek paling padat di alam semesta - bintang katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam. QPO telah terlihat di banyak lubang hitam bermassa bintang, dan ada bukti yang menggiurkan bagi mereka dalam beberapa lubang hitam yang mungkin memiliki massa kelas menengah antara 100 dan 100.000 kali matahari.
Sampai temuan baru, QPO telah terdeteksi di sekitar hanya satu lubang hitam supermasif - jenis yang mengandung jutaan massa matahari dan terletak di pusat galaksi. Objek itu adalah galaksi tipe-Seyfert REJ 1034 + 396, yang pada jarak 576 juta tahun cahaya terletak relatif dekat.
“Penemuan ini memperluas jangkauan kami ke tepi paling dalam dari lubang hitam yang terletak miliaran tahun cahaya, yang benar-benar menakjubkan. Ini memberi kita kesempatan untuk mengeksplorasi sifat lubang hitam dan menguji relativitas Einstein pada saat alam semesta sangat berbeda dari sekarang, ”kata Rubens Reis, seorang Postdoctoral Fellow Einstein di University of Michigan di Ann Arbor. Reis memimpin tim yang menemukan sinyal QPO menggunakan data dari teleskop sinar-X Suzaku dan XMM-Newton yang mengorbit, sebuah temuan yang dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan hari ini di Science Express.
Sumber sinar-X yang dikenal sebagai Swift J1644 + 57 - setelah koordinat astronomisnya di rasi bintang Draco - ditemukan pada 28 Maret 2011, oleh satelit Swift NASA. Awalnya diasumsikan sebagai jenis ledakan yang lebih umum yang disebut semburan sinar gamma, tetapi pemudaran bertahap tidak cocok dengan apa pun yang telah terlihat sebelumnya. Para astronom segera bersatu pada gagasan bahwa apa yang mereka lihat adalah akibat dari peristiwa yang benar-benar luar biasa - kebangkitan lubang hitam aktif galaksi yang jauh saat itu merobek-robek dan melahap bintang yang lewat. Galaksi begitu jauh sehingga cahaya dari peristiwa itu harus menempuh 3,9 miliar tahun sebelum mencapai Bumi.
Info video: Pada tanggal 28 Maret 2011, Swift NASA mendeteksi sinar X yang intens yang diduga disebabkan oleh lubang hitam yang melahap bintang. Dalam satu model, diilustrasikan di sini, bintang seperti matahari pada orbit eksentrik jatuh terlalu dekat dengan lubang hitam pusat galaksi. Sekitar setengah dari massa bintang tersebut memasok disk akresi di sekitar lubang hitam, yang pada gilirannya memberi tenaga pada jet partikel yang memancarkan radiasi ke bumi. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA / Lab Gambar Konseptual
Bintang mengalami pasang surut ketika mencapai titik terdekat ke lubang hitam dan dengan cepat terkoyak. Sebagian gasnya jatuh ke lubang hitam dan membentuk piringan di sekitarnya. Bagian terdalam dari cakram ini dipanaskan dengan cepat ke suhu jutaan derajat, cukup panas untuk memancarkan sinar-X. Pada saat yang sama, melalui proses yang masih belum sepenuhnya dipahami, jet diarahkan sebaliknya tegak lurus ke disk yang terbentuk di dekat lubang hitam. Jet-jet ini mengeluarkan materi ke luar dengan kecepatan lebih dari 90 persen kecepatan cahaya di sepanjang sumbu putaran lubang hitam. Salah satu dari jet ini kebetulan mengarah langsung ke Bumi.
Sembilan hari setelah ledakan, Reis, Strohmayer dan rekan-rekan mereka mengamati Swift J1644 + 57 menggunakan Suzaku, sebuah satelit sinar-X yang dioperasikan oleh Japan Aerospace Exploration Agency dengan partisipasi NASA. Sekitar sepuluh hari kemudian, mereka kemudian memulai kampanye pemantauan yang lebih lama menggunakan observatorium XMM-Newton Badan Antariksa Eropa.
“Karena materi dalam jet bergerak sangat cepat dan miring ke arah pandangan kami, efek relativitas meningkatkan sinyal sinar-X-nya sehingga kami dapat menangkap QPO, yang jika tidak demikian akan sulit dideteksi pada jarak yang sangat jauh. , ”Kata Tod Strohmayer, seorang astrofisikawan dan penulis pendamping penelitian di Goddard Space Flight Center NASA di Greenbelt, Md.
Ketika gas panas di cakram terdalam berputar ke arah lubang hitam, ia mencapai titik yang oleh para astronom disebut sebagai orbit lingkaran stabil terdalam (ISCO). Semakin dekat ke lubang hitam dan gas dengan cepat jatuh ke cakrawala peristiwa, titik tidak bisa kembali. Gas yang berputar ke dalam cenderung menumpuk di sekitar ISCO, di mana ia menjadi sangat panas dan memancarkan banjir sinar-X. Kecerahan sinar-X ini bervariasi dalam suatu pola yang berulang pada interval yang hampir teratur, menciptakan sinyal QPO.
Data menunjukkan bahwa QPO Swift J1644 + 57 yang bersepeda setiap 3,5 menit, yang menempatkan wilayah sumbernya antara 2,2 dan 5,8 juta mil (4 hingga 9,3 juta km) dari pusat lubang hitam, jarak yang tepat tergantung pada seberapa cepat lubang hitam berputar. Untuk menempatkan ini dalam perspektif, jarak maksimum hanya sekitar 6 kali diameter matahari kita. Jarak dari wilayah QPO ke horizon peristiwa juga tergantung pada kecepatan rotasi, tetapi untuk black hole yang berputar pada teori laju maksimum memungkinkan, cakrawala itu hanya di dalam ISCO.
"QPO mengirimi kami informasi dari ujung lubang hitam, yang merupakan tempat efek relativitas menjadi paling ekstrem," kata Reis. "Kemampuan untuk mendapatkan wawasan tentang proses-proses ini dalam jarak yang begitu jauh adalah hasil yang benar-benar indah dan memegang janji besar."
Keterangan gambar utama: Ilustrasi ini menyoroti fitur utama Swift J1644 + 57 dan merangkum apa yang telah ditemukan oleh para astronom tentang hal itu. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA
