Itu Teleskop Luar Angkasa Hubble seperti seekor anjing tua yang terus-menerus mengajarkan trik baru kepada komunitas astronomi. Selama hampir tiga puluh tahun beroperasi, ia telah mengungkapkan data penting tentang perluasan Alam Semesta, usianya, Bima Sakti, lubang hitam supermasif (SMBH), sistem bintang lain dan exoplanet, dan planet-planet Tata Surya .
Baru-baru ini, tim peneliti internasional yang menggunakan Hubble membuat penemuan yang tidak hanya menarik tetapi juga tidak terduga. Di jantung galaksi spiral NGC 3147, mereka melihat piringan gas yang berputar-putar yang sangat dekat dengan lubang belakang sekitar 250 juta massa Matahari. Temuan itu sangat mengejutkan karena lubang hitam itu dianggap terlalu kecil untuk memiliki struktur seperti itu di sekitarnya.
Terletak kira-kira 130 juta tahun cahaya dari Bumi, NGC 3147 adalah galaksi spiral dengan inti SMBH yang relatif kecil. Hal-hal
Sebagai Stefano Bianchi - seorang peneliti dari Università
"Ini adalah intip menarik pada cakram yang sangat dekat dengan lubang hitam, sangat dekat sehingga kecepatan dan intensitas tarikan gravitasi mempengaruhi bagaimana foton cahaya terlihat. Kami tidak dapat memahami data kecuali kami memasukkan teori relativitas. ”
Dalam galaksi yang lebih kecil seperti NGC 3147, seharusnya tidak ada cukup materi yang ditangkap secara gravitasi untuk memberi makan SMBH mereka secara teratur - secara efektif menjadikannya "lubang hitam kurang gizi". Dengan demikian, sejumlah kecil material yang mereka konsumsi kemungkinan besar akan mengembang dan membentuk torus berbentuk donat, daripada mendatarkannya ke cakram tipis.
Oleh karena itu agak mengejutkan melihat disk yang mengelilingi lubang hitam di NGC 3147 yang menyerupai yang lebih kuat yang ditemukan di sekitar SMBH yang jauh lebih besar di pusat galaksi yang sangat aktif. Seperti Ari Laor dari Technion-Israel Institute of Technology, menjelaskan:
"Kami pikir ini adalah kandidat terbaik untuk mengkonfirmasi bahwa di bawah luminositas tertentu, disk akresi tidak ada lagi. Apa yang kami lihat adalah sesuatu yang sama sekali tidak terduga. Kami menemukan gas yang menghasilkan fitur yang dapat kami jelaskan hanya sebagai diproduksi oleh material yang berputar di cakram tipis yang sangat dekat dengan lubang hitam. ”
Pengamatan ini sangat mengejutkan karena tim peneliti awalnya memilih NGC 3147 untuk memvalidasi model galaksi yang diterima. Model-model ini memprediksi bahwa disk akresi terbentuk ketika gas terperangkap oleh tarikan gravitasi SMBH. Saat disk mendapatkan kecepatan dari kecepatan rotatonal lubang hitam, mereka mulai memancarkan cahaya yang kuat, menghasilkan nuklir terang yang dikenal sebagai quasar.
Namun, begitu sedikit material yang ditarik ke dalam disk, ia mulai rusak dan menjadi lebih redup. Ketika tim melihat NGC 3147, mereka mengharapkan untuk melihat galaksi aktif dengan luminositas rendah dengan lubang hitam yang kurang gizi. Seperti yang dijelaskan Bianchi:
“Jenis disk yang kita lihat adalah quasar yang diperkecil yang tidak kita duga ada. Ini jenis disk yang sama dengan yang kita lihat pada objek yang 1.000 atau bahkan 100.000 kali lebih bercahaya. Prediksi model saat ini untuk dinamika gas di galaksi aktif yang sangat redup jelas gagal. ”
Sebagaimana dicatat, karena cakram itu tertanam sangat dalam di dalam medan gravitasi yang kuat di lubang hitam, cahaya dari cakram gas dimodifikasi sesuai dengan Teori Relativitas Umum Einstein. Teori ini menjelaskan bagaimana lengkungan ruang-waktu diubah dengan adanya medan gravitasi, yang bahkan dapat memengaruhi perilaku cahaya (yang dijelaskan oleh Teori Relativitas Khusus Einstein).
Berdasarkan pengamatan mereka dengan Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), tim menentukan bahwa materi dalam disk bergerak lebih dari 10% kecepatan cahaya. Pada kecepatan ekstrem ini, bahan dalam cakram tampak mencerahkan saat ia bergerak menuju Bumi di satu sisi dan meredup saat melesat di sisi lain (efek yang dikenal sebagai relativistic beaming).
Pengamatan Hubble juga menunjukkan bahwa gas itu begitu tertanam di sumur gravitasi lubang hitam sehingga panjang gelombang cahaya diregangkan, membuatnya tampak lebih merah. Berkat resolusi tajam STIS, tim dapat mengisolasi cahaya redup yang berasal dari wilayah lubang hitam dan menghalangi cahaya yang terkontaminasi. Seperti yang dikatakan Chiaberge:
“Tanpa Hubble, kita tidak akan dapat melihat ini karena wilayah black-hole memiliki luminositas rendah. Luminositas bintang-bintang di galaksi mengalahkan apa pun di nukleus. Jadi jika Anda mengamatinya dari tanah, Anda didominasi oleh kecerahan bintang-bintang, yang menenggelamkan emisi lemah dari nukleus. "
Tim berharap untuk membangun penemuan terbaru ini dengan menggunakan Hubble untuk berburu disk kompak serupa di sekitar lubang hitam rendah luminositas. Jika berhasil, penemuan yang dihasilkan akan memberi para astronom peluang tambahan untuk melihat relativitas dalam aksi.
Studi yang menggambarkan pengamatan tim baru-baru ini muncul di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
