Kredit gambar: ESO
Sebuah tim astronom telah melihat bintang yang dinyatakan normal melakukan umpan silang dengan lubang hitam supermasif yang mengintai di pusat Galaksi Bima Sakti kita. Pada pendekatan terdekatnya, bintang itu hanya berjarak 17 jam cahaya dari lubang hitam (tiga kali jarak Matahari ke Pluto). Gambar wilayah dikumpulkan selama 10 tahun menggunakan sistem optik adaptif pada Observatorium Paranal Eropa Southern Observatory.
Sebuah tim astronom internasional [2], dipimpin oleh para peneliti di Institut Max-Planck untuk Fisika Extraterrestrial (MPE), telah secara langsung mengamati bintang normal yang mengorbit lubang hitam supermasif di pusat Galaksi Bima Sakti.
Sepuluh tahun pengukuran yang teliti telah dimahkotai oleh serangkaian gambar unik yang diperoleh oleh Adaptive Optics (AO) NAOS-CONICA (NACO) instrumen [3] pada teleskop VEP YEPUN 8,2 m di ESO Paranal Observatory. Ternyata awal tahun ini bintang itu mendekati Lubang Hitam pusat dalam waktu 17 jam cahaya - hanya tiga kali jarak antara Matahari dan planet Pluto - saat melakukan perjalanan dengan kecepatan tidak kurang dari 5.000 km / detik.
Pengukuran kecepatan bintang sebelumnya di dekat pusat Bima Sakti dan emisi sinar-X variabel dari daerah ini telah memberikan bukti terkuat sejauh ini tentang keberadaan Lubang Hitam pusat di galaksi rumah kita dan, secara implisit, bahwa massa gelap konsentrasi yang terlihat di banyak inti galaksi lain mungkin juga lubang hitam supermasif. Namun, belum dimungkinkan untuk mengecualikan beberapa konfigurasi alternatif.
Dalam makalah terobosan yang muncul dalam jurnal penelitian Nature pada 17 Oktober 2002, tim saat ini melaporkan hasil menarik mereka, termasuk gambar resolusi tinggi yang memungkinkan melacak dua pertiga dari orbit bintang yang disebut "S2". Saat ini adalah bintang terdekat yang dapat diamati dengan sumber radio kompak dan kandidat lubang hitam besar "SgrA *" ("Sagittarius A") di pusat Bima Sakti. Periode orbit hanya lebih dari 15 tahun.
Pengukuran baru mengecualikan dengan keyakinan tinggi bahwa massa gelap pusat terdiri dari sekelompok bintang yang tidak biasa atau partikel elementer, dan meninggalkan sedikit keraguan tentang keberadaan lubang hitam supermasif di pusat galaksi di mana kita tinggal.
Quasar dan Black Holes
Sejak ditemukannya quasar (sumber radio quasi-stellar) pada tahun 1963, astrofisikawan telah mencari penjelasan tentang produksi energi pada benda-benda paling bercahaya ini di Semesta. Quasar berada di pusat-pusat galaksi, dan diyakini bahwa energi yang sangat besar yang dipancarkan oleh benda-benda ini disebabkan oleh materi yang jatuh ke Black Hole supermasif, melepaskan energi gravitasi melalui radiasi yang kuat sebelum bahan itu menghilang selamanya ke dalam lubang (dalam terminologi fisika: “Melampaui horizon peristiwa” [4]).
Untuk menjelaskan produksi energi yang luar biasa dari quasar dan galaksi aktif lainnya, kita perlu memperkirakan keberadaan black hole dengan massa satu juta hingga beberapa miliar kali massa Matahari. Banyak bukti telah terakumulasi selama beberapa tahun terakhir untuk mendukung model "lubang hitam yang bertambah" di atas untuk quasar dan galaksi lain, termasuk deteksi konsentrasi massa gelap di wilayah pusatnya.
Namun, bukti yang tidak ambigu mengharuskan untuk mengecualikan semua kemungkinan konfigurasi non-black hole lainnya dari konsentrasi massa pusat. Untuk ini, sangat penting untuk menentukan bentuk medan gravitasi yang sangat dekat dengan objek pusat - dan ini tidak mungkin untuk quasar yang jauh karena keterbatasan teknologi dari teleskop yang tersedia saat ini.
Pusat Bimasakti
Pusat galaksi Bima Sakti kita terletak di rasi selatan Sagittarius (The Archer) dan "hanya" berjarak 26.000 tahun cahaya [5]. Pada gambar beresolusi tinggi, dimungkinkan untuk membedakan ribuan bintang individu di pusat, satu tahun luas selebar cahaya (ini sesuai dengan sekitar seperempat jarak ke "Proxima Centauri", bintang terdekat dengan tata surya) .
Menggunakan gerakan bintang-bintang ini untuk menyelidiki medan gravitasi, pengamatan dengan 3.5-m New Technology Telescope (NTT) di ESO La Silla Observatory (Chile) (dan kemudian di teleskop 10-m Keck, Hawaii, AS) di atas dekade terakhir telah menunjukkan bahwa massa sekitar 3 juta kali Matahari terkonsentrasi dalam radius hanya 10 hari cahaya [5] dari radio kompak dan sumber sinar-X SgrA * ("Sagittarius A") di pusat gugus bintang.
Ini berarti bahwa SgrA * adalah mitra yang paling mungkin dari lubang hitam yang diduga dan, pada saat yang sama, menjadikan Pusat Galaksi sebagai bukti terbaik untuk keberadaan lubang hitam supermasif tersebut. Namun, investigasi sebelumnya tidak dapat mengecualikan beberapa konfigurasi non-black hole lainnya.
"Kami kemudian membutuhkan gambar yang lebih tajam untuk menyelesaikan masalah apakah konfigurasi selain lubang hitam mungkin dan kami mengandalkan teleskop ESO VLT untuk menyediakannya", jelas Reinhard Genzel, Direktur Institut Max-Planck untuk Fisika Extraterrestrial Fisika ( MPE) di Garching dekat Munich (Jerman) dan anggota tim saat ini. “Instrumen NAOS-CONICA (NACO) yang baru, dibangun dalam kolaborasi erat antara lembaga kami, Institut Max-Planck untuk Astronomi (MPIA: Heidelberg, Jerman), ESO dan Paris-Meudon dan Grenoble Observatories (Prancis), baru saja apa yang kami butuhkan untuk mengambil langkah maju yang menentukan ini ”.
Pengamatan NACO dari pusat Bima Sakti
Instrumen NACO baru [3] dipasang pada akhir 2001 di teleskop YEPUN 8,2 m VLT. Sudah selama tes awal, itu menghasilkan banyak gambar yang mengesankan, beberapa di antaranya telah menjadi subjek siaran pers ESO sebelumnya [6].
"Pengamatan pertama tahun ini dengan NACO memberi kami segera gambar paling tajam dan 'terdalam' dari Bima Sakti Pusat yang pernah diambil, menunjukkan sejumlah besar bintang di daerah itu dengan sangat rinci", kata Andreas Eckart dari Universitas Cologne, anggota tim internasional lain yang dipimpin oleh Rainer Sch? del, Thomas Ott dan Reinhard Genzel dari MPE. "Tapi kita masih kewalahan oleh hasil yang luar biasa dari data itu!"
Menggabungkan gambar inframerah mereka dengan data radio resolusi tinggi, tim dapat menentukan - selama periode sepuluh tahun - posisi yang sangat akurat dari sekitar seribu bintang di daerah pusat sehubungan dengan sumber radio kompak SgrA *, lihat Foto PR 23c / 02.
“Ketika kami memasukkan data NACO terbaru dalam analisis kami pada Mei 2002, kami tidak dapat mempercayai mata kami. Bintang S2, yang saat ini paling dekat dengan SgrA *, baru saja melakukan ayunan cepat di dekat sumber radio. Kami tiba-tiba menyadari bahwa kami benar-benar menyaksikan gerakan bintang di orbit di sekitar lubang hitam pusat, membawanya sangat dekat dengan benda misterius itu ”, kata Thomas Ott yang sangat bahagia, yang sekarang bekerja di tim MPE dalam tesis PhD-nya. .
Di orbit di sekitar lubang hitam pusat
Tidak ada acara seperti ini yang pernah direkam. Data unik ini menunjukkan dengan jelas bahwa S2 bergerak di sepanjang orbit elips dengan SgrA * pada satu fokus, yaitu S2 mengorbit SgrA * seperti Bumi mengorbit Matahari, lih. panel kanan PR Photo 23c / 02.
Data hebat juga memungkinkan penentuan yang tepat dari parameter orbital (bentuk, ukuran, dll.). Ternyata S2 mencapai jarak terdekat ke SgrA * pada musim semi 2002, di mana saat itu hanya 17 jam cahaya [5] jauhnya dari sumber radio, atau hanya 3 kali jarak Sun-Pluto. Itu kemudian bergerak pada lebih dari 5000 km / s, atau hampir dua ratus kali kecepatan Bumi dalam orbitnya mengelilingi Matahari. Periode orbit adalah 15,2 tahun. Orbitnya agak memanjang - eksentrisitasnya 0,87 - menunjukkan bahwa S2 berjarak sekitar 10 hari cahaya dari massa pusat pada titik orbit paling jauh [7].
“Kami sekarang dapat menunjukkan dengan pasti bahwa SgrA * memang lokasi dari massa hitam pusat yang kami tahu ada. Yang lebih penting, data baru kami telah "menyusut" dengan faktor beberapa ribu volume di mana beberapa juta massa matahari itu terkandung, "kata Rainer Schel, mahasiswa PhD di MPE dan juga penulis pertama makalah yang dihasilkan.
Faktanya, perhitungan model sekarang menunjukkan bahwa estimasi terbaik dari massa Lubang Hitam di pusat Bimasakti adalah 2,6? 0,2 juta kali massa Matahari.
Tidak ada kemungkinan lain
Menurut analisis terperinci yang disajikan dalam artikel Nature, konfigurasi lain yang sebelumnya mungkin, seperti kelompok bintang neutron yang sangat kompak, lubang hitam ukuran bintang atau bintang bermassa rendah, atau bahkan bola neutrino berat yang diduga, sekarang dapat dikecualikan secara definitif.
Satu-satunya konfigurasi non-black hole yang masih layak adalah bintang hipotetis partikel elementer berat yang disebut boson, yang akan terlihat sangat mirip dengan black hole. "Namun", kata Reinhard Genzel, "bahkan jika bintang boson seperti itu pada prinsipnya mungkin, itu akan dengan cepat runtuh ke dalam lubang hitam supermasif bagaimanapun, jadi saya pikir kita sudah cukup banyak merebut kasus ini!"
Pengamatan selanjutnya
"Kebanyakan ahli astrofisika akan menerima bahwa data baru memberikan bukti kuat bahwa lubang hitam supermasif ada di pusat Bima Sakti. Ini membuat interpretasi lubang hitam supermasif lebih mungkin untuk konsentrasi besar massa hitam yang terdeteksi di pusat banyak galaksi lain, ”kata Alvio Renzini, Ilmuwan Program VLT di ESO.
Jadi apa yang masih harus dilakukan? Pencarian besar berikutnya sekarang adalah untuk memahami kapan dan bagaimana lubang hitam supermasif ini terbentuk dan mengapa hampir setiap galaksi besar tampaknya mengandung satu. Pembentukan lubang hitam pusat dan galaksi inang mereka sendiri semakin tampak hanya satu masalah dan sama. Memang, salah satu tantangan luar biasa yang harus diselesaikan VLT dalam beberapa tahun mendatang.
Ada juga sedikit keraguan bahwa pengamatan interferometrik yang datang dengan instrumen di VLT Interferometer (VLTI) dan Large Binocular Telescope (LBT) juga akan menghasilkan lompatan raksasa lain dalam bidang penelitian yang menarik ini.
Andreas Eckart optimis: "Mungkin bahkan mungkin dengan pengamatan sinar-X dan radio dalam beberapa tahun mendatang untuk secara langsung menunjukkan keberadaan horizon acara."
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
