Selama hampir setengah abad, para ilmuwan telah berlangganan teori bahwa ketika sebuah bintang sampai pada akhir siklus hidupnya, ia akan mengalami keruntuhan gravitasi. Pada titik ini, dengan asumsi massa yang cukup, keruntuhan ini akan memicu pembentukan lubang hitam. Mengetahui kapan dan bagaimana sebuah lubang hitam akan terbentuk telah lama menjadi sesuatu yang dicari para astronom.
Dan kenapa tidak? Mampu menyaksikan pembentukan black hole tidak hanya akan menjadi peristiwa yang luar biasa, itu juga akan mengarah pada harta karun penemuan ilmiah. Dan menurut penelitian terbaru oleh tim peneliti dari Ohio State University di Columbus, kita mungkin akhirnya melakukan hal itu.
Tim peneliti dipimpin oleh Christopher Kochanek, seorang Profesor Astronomi dan seorang Sarjana Terkemuka di Negara Bagian Ohio. Menggunakan gambar yang diambil oleh Large Binocular Telescope (LBT) dan Hubble Space Telescope (HST), ia dan rekan-rekannya melakukan serangkaian pengamatan bintang supergi merah bernama N6946-BH1.
Untuk memecah proses pembentukan lubang hitam ke bawah, menurut pemahaman kita saat ini tentang siklus kehidupan bintang, lubang hitam terbentuk setelah bintang bermassa sangat tinggi mengalami supernova. Ini dimulai ketika bintang telah kehabisan pasokan bahan bakar dan kemudian mengalami kehilangan massa secara tiba-tiba, di mana kulit terluar bintang ditumpahkan, meninggalkan bintang neutron yang tersisa.
Ini kemudian diikuti oleh elektron-elektron yang menempel kembali diri mereka ke ion-ion hidrogen yang telah dibuang, yang menyebabkan terjadinya flareup yang terang. Ketika sekering hidrogen berhenti, sisa-sisa bintang mulai mendingin dan memudar; dan akhirnya sisa bahan mengembun untuk membentuk lubang hitam.
Namun, dalam beberapa tahun terakhir, beberapa astronom berspekulasi bahwa dalam beberapa kasus, bintang-bintang akan mengalami supernova yang gagal. Dalam skenario ini, bintang bermassa sangat tinggi mengakhiri siklus hidupnya dengan berubah menjadi lubang hitam tanpa terjadi ledakan energi masif seperti sebelumnya.
Seperti yang dicatat oleh tim Ohio dalam penelitian mereka - berjudul “Pencarian supernova yang gagal dengan Teleskop Binokuler Besar: konfirmasi bintang yang menghilang” - ini mungkin yang terjadi pada N6946-BH1, supergiant merah yang memiliki 25 kali massa kita Matahari terletak 20 juta tahun cahaya dari Bumi.
Menggunakan informasi yang diperoleh dengan LBT, tim mencatat bahwa N6946-BH1 menunjukkan beberapa perubahan menarik dalam luminositasnya antara 2009 dan 2015 - ketika dua pengamatan terpisah dilakukan. Dalam gambar 2009, N6946-BH1 muncul sebagai bintang yang terang dan terisolasi. Ini konsisten dengan data arsip yang diambil oleh HST pada tahun 2007.
Namun, data yang diperoleh oleh LBT pada tahun 2015 menunjukkan bahwa bintang itu tidak lagi terlihat dalam panjang gelombang yang terlihat, yang juga dikonfirmasi oleh data Hubble dari tahun yang sama. Data LBT juga menunjukkan bahwa selama beberapa bulan selama 2009, bintang itu mengalami gejolak yang singkat namun intens, di mana ia menjadi sejuta kali lebih terang daripada Matahari kita, dan kemudian terus memudar.
Mereka juga berkonsultasi data dari survei Palomar Transit Factory (PTF) untuk perbandingan, serta pengamatan yang dilakukan oleh Ron Arbor (astronom amatir Inggris dan pemburu supernova). Dalam kedua kasus, pengamatan menunjukkan bukti suar selama periode singkat pada tahun 2009 diikuti oleh pudar yang stabil.
Pada akhirnya, informasi ini konsisten dengan model lubang hitam supernova yang gagal. Sebagai Prof. Kochanek, penulis utama makalah grup - - mengatakan kepada Space Magazine melalui email:
“Dalam gambar formasi supernova / lubang hitam yang gagal dari peristiwa ini, transien didorong oleh supernova yang gagal. Bintang yang kita lihat sebelum acara adalah supergiant merah - sehingga Anda memiliki inti yang kompak (seukuran ~ bumi) dari cangkang pembakaran hidrogen, dan kemudian sebuah amplop besar dan bengkak dari sebagian besar hidrogen yang mungkin meluas ke skala Jupiter orbit. Amplop ini sangat lemah terikat ke bintang. Ketika inti bintang runtuh, massa gravitasi turun beberapa persepuluh massa matahari karena energi yang terbawa oleh neutrino. Penurunan gravitasi bintang ini sudah cukup untuk mengirim gelombang kejut yang lemah melalui amplop bengkak yang membuatnya hanyut. Ini menghasilkan cahaya yang dingin dan luminositas rendah (dibandingkan dengan supernova, sekitar satu juta kali luminositas matahari) yang berlangsung sekitar satu tahun dan ditenagai oleh energi rekombinasi. Semua atom dalam amplop bengkak itu terionisasi - elektron tidak terikat pada atom - karena amplop yang dikeluarkan mengembang dan mendingin, semua elektron menjadi terikat pada atom lagi, yang melepaskan energi untuk menggerakkan transien. Apa yang kita lihat di data konsisten dengan gambar ini. "
Secara alami, tim mempertimbangkan semua kemungkinan yang tersedia untuk menjelaskan "lenyapnya" bintang yang tiba-tiba. Ini termasuk kemungkinan bahwa bintang diselimuti begitu banyak debu sehingga cahaya optik / UVnya diserap dan dipancarkan kembali. Tetapi ketika mereka menemukan, ini tidak sesuai dengan pengamatan mereka.
"Intinya adalah bahwa tidak ada model yang menggunakan debu untuk menyembunyikan bintang yang benar-benar berfungsi, sehingga akan terlihat bahwa apa pun yang ada sekarang harus jauh lebih sedikit bercahaya daripada bintang yang sudah ada sebelumnya." Kochanek menjelaskan. "Dalam konteks model supernova yang gagal, sisa cahaya konsisten dengan peluruhan waktu akhir emisi dari bahan bertambah ke lubang hitam yang baru terbentuk."
Secara alami, pengamatan lebih lanjut akan diperlukan sebelum kita dapat mengetahui apakah ini masalahnya. Ini kemungkinan besar akan melibatkan misi IR dan sinar-X, seperti Spitzer Space Telescope dan Chandra X-ray Observatory, atau salah satu dari banyak teleskop ruang angkasa generasi berikutnya yang akan dikerahkan di tahun-tahun mendatang.
Selain itu, Kochanek dan rekan-rekannya berharap untuk terus memantau kemungkinan black hole menggunakan LBT, dan dengan mengunjungi kembali objek dengan HST dalam waktu sekitar satu tahun dari sekarang. "Jika itu benar, kita harus terus melihat benda itu menghilang seiring berjalannya waktu," katanya.
Tak perlu dikatakan, jika benar, penemuan ini akan menjadi peristiwa yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam sejarah astronomi. Dan berita itu tentu saja mengumpulkan kegembiraan dari komunitas ilmiah. As Avi Loeb - seorang profesor astronomi di Universitas Harvard - menyatakan kepada Space Magazine melalui email:
“Pengumuman tentang potensi penemuan bintang yang runtuh membuat black hole sangat menarik. Jika benar, itu akan menjadi tampilan langsung pertama dari ruang bersalin dari lubang hitam. Gambarnya agak berantakan (seperti ruang bersalin), dengan ketidakpastian tentang sifat-sifat bayi yang dilahirkan. Cara untuk mengkonfirmasi bahwa lubang hitam lahir adalah untuk mendeteksi sinar-X.
“Kita tahu bahwa lubang hitam bermassa bintang ada, yang terbaru berkat penemuan gelombang gravitasi dari penggabungan mereka oleh tim LIGO. Hampir delapan puluh tahun yang lalu, Robert Oppenheimer dan kolaborator meramalkan bahwa bintang-bintang masif akan runtuh ke lubang hitam. Sekarang kita mungkin memiliki bukti langsung pertama bahwa proses itu sebenarnya terjadi di alam.
Tapi tentu saja, kita harus mengingatkan diri sendiri bahwa dengan jaraknya, apa yang bisa kita saksikan dengan N6946-BH1 terjadi 20 juta tahun yang lalu. Jadi dari perspektif lubang hitam potensial ini, pembentukannya adalah berita lama. Tetapi bagi kami, itu bisa menjadi salah satu pengamatan paling inovatif dalam sejarah astronomi.
Sama seperti ruang dan waktu, signifikansi relatif terhadap pengamat!
