Kelas lubang hitam yang sama sekali baru mungkin bersembunyi di alam semesta, dan ini mungkin jauh lebih kecil dari apa yang telah ditemukan para ilmuwan sebelumnya, menurut temuan baru.
Lubang hitam adalah benda langit besar yang melahap segala sesuatu yang terlalu dekat; bahkan cahaya pun tidak bisa lepas dari genggaman gravitasi yang kuat dari lubang hitam. Pencarian lubang hitam, kecil dan besar - seperti yang supermasif yang berada di pusat sebagian besar galaksi, termasuk galaksi kita - membantu peneliti mengumpulkan cara kerja alam semesta dan menciptakan narasi untuk kehidupan dan kematian bintang.
Itu karena lubang hitam adalah mayat-mayat yang dulunya bintang besar yang mengalami ledakan eksplosif, akhirnya runtuh pada diri mereka sendiri. Kematian eksplosif dan keruntuhan bintang-bintang selanjutnya dapat membentuk dua objek yang berbeda. Jika bintang aslinya cukup besar, ledakan ini akan menghasilkan lubang hitam, tetapi jika tidak, mayatnya akan membentuk benda kecil dan padat yang dikenal sebagai bintang neutron.
Para astronom biasanya mencari lubang hitam ini di galaksi kita sendiri dengan mengukur sinar-X yang dipancarkan ketika lubang hitam menyedot material dari bintang-bintang terdekat. Di galaksi jauh, di sisi lain, para peneliti mencari gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh penggabungan dua lubang hitam atau dari tabrakan bintang neutron.
Tetapi sekelompok peneliti bertanya-tanya apakah mungkin ada lubang hitam bermassa rendah yang tidak memancarkan sinyal sinar-X dari lubang hitam lainnya. Lubang hitam hipotetis semacam itu kemungkinan akan ada dalam sistem biner dengan bintang lain, meskipun mereka akan mengorbit cukup jauh dari bintang ini sehingga mereka tidak akan makan banyak dari teman bintang mereka; dengan demikian, para peneliti menduga, lubang hitam kecil ini tidak akan menghasilkan sinar-X yang dapat dideteksi dan akan tetap tidak terlihat oleh para astronom, kata Todd Thompson, seorang profesor astronomi di The Ohio State University dan penulis utama studi yang meletakkan temuan baru.
"Kami cukup yakin bahwa pasti ada banyak, banyak dari lubang hitam ini dalam sistem biner dengan bintang-bintang di galaksi, hanya saja kami belum menemukan mereka karena mereka sulit ditemukan," kata Thompson kepada Live Science. Tetapi "selalu menarik untuk mencoba menemukan hal-hal yang tidak dapat dilihat."
Thompson dan rekan-rekannya mencari bukti lubang hitam ini dalam teman bintang yang diusulkan benda. Para peneliti menyisir data dari Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) yang memiliki informasi tentang spektrum cahaya - berbagai panjang gelombang energi yang dihasilkan oleh suatu objek - dari lebih dari 100.000 bintang di galaksi kita.
Informasi dari survei ini mengungkapkan perubahan spektrum, atau panjang gelombang cahaya, dari masing-masing bintang. Jika para peneliti melihat adanya perubahan dalam spektrum ini - pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih biru atau pergeseran ke panjang gelombang yang lebih panjang, misalnya - itu bisa berarti bahwa bintang tertentu sedang mengorbit teman yang tidak terlihat. Setelah melakukan analisis ini, para peneliti melihat perubahan kecerahan dari subset bintang yang bisa mengorbit lubang hitam, menggunakan data dari survei lain yang disebut All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN). Mereka mencari bintang-bintang yang cerah dan redup sementara juga bergeser merah dan bergeser biru.
Begitulah cara para peneliti menemukan benda gelap besar yang terkunci dalam pelukan gravitasi dengan bintang raksasa yang berputar dengan cepat sekitar 10.000 tahun cahaya di jauh jangkauan galaksi kita, dekat rasi bintang Auriga. Para peneliti memperkirakan massa benda ini sekitar 3,3 kali dari matahari kita, terlalu besar untuk menjadi bintang neutron dan tidak cukup besar dibandingkan dengan lubang hitam yang dikenal.
Bintang neutron paling masif yang diketahui para ilmuwan adalah 2,1 kali massa matahari kita, sedangkan lubang hitam terkecil yang diketahui adalah sekitar lima hingga enam kali massa matahari kita, kata Thompson. Namun, batas bawah massa objek yang baru ditemukan - massa terendah objek ini - adalah 2,6 kali massa matahari kita, yang menurut para astronom adalah batas atas bagaimana bintang-bintang neutron masif secara teoretis dapat memperoleh. Lebih besar dari itu, dan bintang neutron akan runtuh menjadi lubang hitam.
Jadi objek gelap dan misterius ini "bisa menjadi bintang neutron yang paling masif yang pernah dilihat," tepat di batas yang setelahnya tidak ada, kata Thompson. "Aku benar-benar akan lebih bersemangat jika itu benar." Tapi lebih dari itu, itu adalah lubang hitam yang dihipotesiskan tetapi tidak pernah ditemukan sebelumnya yang memiliki massa rendah, tambahnya.
Dejan Stojkovic, seorang kosmolog dan profesor fisika di Universitas di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Buffalo yang tidak terlibat dalam penelitian, setuju. "Ini kemungkinan besar adalah lubang hitam," karena terlalu masif untuk menjadi bintang neutron, kecuali itu semacam bintang yang tidak biasa, kata Stojkovic kepada Live Science. "Temuan itu terdengar sangat masuk akal," tetapi tidak terduga, karena para astronom tahu bahwa ada lubang hitam bermassa lebih rendah.
Thompson mengatakan dia menantikan penemuan di masa depan, seperti informasi tentang kemiringan orbit bintang di sekitar objek gelap yang mungkin dikumpulkan oleh wahana antariksa Badan Antariksa Eropa dalam misi mendatang. Ini bisa membantu peneliti mengukur massa benda gelap lebih tepat.
Temuan ini dipublikasikan kemarin (31 Oktober) di jurnal Science.
