Teleskop Event Horizon Temukan Ledakan Energi Tak Terduga dari Lubang Hitam M87*

TAHUN 2018, terungkap teleskop pionir seukuran Bumi telah mengambil, untuk pertama kalinya, gambar dari sebuah lubang hitam. Instrumen yang sama, Event Horizon Telescope (EHT), kini telah menyaksikan lubang hitam yang sama meletus dengan ledakan kuat dan tak terduga. Para ilmuwan berharap dengan mempelajari emisi ini, mereka dapat memodelkan dengan lebih baik struktur yang mengelilingi lubang hitam supermasif.

Flare tersebut, yang berlangsung sekitar tiga hari pada April dan Mei 2018, berasal dari lubang hitam supermasif yang diberi nama M87*, yang terletak di pusat galaksi M87, sekitar 55 juta tahun cahaya dari Bumi. Sebanyak 25 teleskop darat dan orbit yang membentuk EHT melihat letusan tersebut sebagai cahaya energi tinggi yang disebut sinar gamma.

Ini bukan hanya pertama kalinya M87* mengalami flare sejak 2010, tetapi letusan ini juga lebih enerjik daripada flare khas dari lubang hitam ini.

Baca juga : Jet Lubang Hitam Raksasa Hantam Objek Tak Dikenal di Galaksi Centaurus A

Lubang hitam supermasif diperkirakan ada di pusat semua galaksi besar, termasuk galaksi kita, Bima Sakti.

M87* berbeda dengan lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti, Sagittarius A* (Sgr A*). Lubang hitam supermasif kita memiliki massa setara dengan sekitar 4,3 juta matahari, sementara M87* memiliki massa sekitar 5,4 miliar matahari!

Namun, M87* juga berbeda dengan Sgr A* karena lubang hitam yang lebih jauh ini sedang "makan" dengan rakus. Proses makan ini bertanggung jawab atas semburan jet yang terkait dengan flare energi tinggi, seperti letusan sinar gamma yang disaksikan EHT pada 2018.

Baca juga : 2 Lubang Hitam Berebut Supremasi Galaksi Spiral NGC 5643

"Berbagai data yang terkumpul dari pengamatan sub-milimeter EHT dan dalam berbagai pita radiasi ini memberikan kesempatan unik untuk memahami sifat dari wilayah emisi sinar gamma, mengaitkannya dengan perubahan potensial dalam jet M87, dan memungkinkan pengujian yang lebih sensitif terhadap relativitas umum," kata Giacomo Principe, pemimpin proyek dan peneliti dari Universitas Trieste, dalam sebuah pernyataan. 

"Pengamatan ini dapat menerangi beberapa pertanyaan utama dalam astrofisika yang masih belum terpecahkan."

Lubang hitam adalah pemakan yang ceroboh Yang benar-benar membedakan lubang hitam adalah banyaknya materi yang mengelilinginya. Sementara beberapa seperti Sgr A* ada di ruang kosong, lainnya seperti M87* memiliki banyak materi untuk dimakan.

Baca juga : Mekanisme Keberhasilan Bintang Kecil Menghindari Kematian Lubang Hitam dalam Sistem Biner

Namun, meskipun gambaran kita tentang lubang hitam adalah makhluk kosmik yang menghabiskan segalanya tanpa tersisa, lubang hitam supermasif seperti M87* sebenarnya adalah pemakan yang sangat boros. Seperti balita yang rewel, sebagian besar makanan yang dimaksudkan untuk lubang hitam ini akhirnya terlempar dengan kekerasan.

Materi yang mengelilingi lubang hitam supermasif ada dalam bentuk awan pipih yang disebut cakram akresi dan dalam bentuk gas yang sangat panas yang disebut "plasma" karena masih memiliki momentum sudut, atau putaran. Momentum sudut ini juga berarti bahwa plasma ini tidak bisa langsung jatuh ke lubang hitam; sebaliknya, ia berputar di sekitar lubang hitam supermasif dan perlahan-lahan diberi makan ke dalamnya.

Namun, lubang hitam supermasif juga dikelilingi medan magnet yang kuat. Medan ini menyalurkan materi dari cakram akresi ke kutub-kutub lubang hitam. Pada titik tertentu, partikel-partikel ini dipercepat ke kecepatan mendekati cahaya dan terhempas keluar sebagai semburan jet energi tinggi.

Baca juga : Menjawab Teka-Teki Ukuran Maksimum Lubang Hitam Ultramassive  

Jet-jet ini disertai dengan ledakan radiasi elektromagnetik seperti flare sinar gamma yang disaksikan EHT.

Letusan energetik dari M87* yang dilihat EHT menunjukkan jet yang bergerak mendekati kecepatan cahaya, yang erupsi dari sekitar lubang hitam ini menjalar ke jarak yang mengejutkan.

Jet ini puluhan juta kali lebih lebar dari lubang hitam itu sendiri. Perbedaan ukuran ini sangat besar, ibarat paus biru yang meletus dari sebuah bakteri tunggal.

Bagaimana tepatnya lubang hitam meluncurkan jet-jet ini masih menjadi misteri, dan ilmuwan EHT berharap pengamatan ini dapat membantu menjawabnya.

"Secara khusus, hasil-hasil ini menawarkan kesempatan pertama untuk mengidentifikasi titik di mana partikel-partikel yang menyebabkan flare dipercepat, yang dapat menyelesaikan perdebatan lama tentang asal-usul sinar kosmik (partikel energi sangat tinggi) yang terdeteksi di Bumi," tambah Principe.

EHT adalah contoh kolaborasi antara instrumen, dan hasil-hasil ini adalah contoh mencolok dari hal itu.

Selain teleskop yang sudah bergabung untuk mengubah EHT menjadi teleskop seukuran Bumi, kampanye ini juga melibatkan instrumen berbasis luar angkasa seperti Fermi, NuSTAR, Chandra, dan Swift.

"Fermi-LAT telah mengungkapkan peningkatan aliran yang signifikan pada periode yang sama dengan observatorium lainnya, membantu mengidentifikasi wilayah emisi sinar gamma selama peningkatan kecerahan ini," kata kepala Fermi, Elisabetta Cavazzuti. 

"M87 adalah laboratorium yang sekali lagi menunjukkan pentingnya memiliki pengamatan yang terkoordinasi pada berbagai panjang gelombang dan juga sampel yang baik untuk sepenuhnya menggambarkan variabilitas spektral dari sumber ini, variabilitas yang mungkin terjadi dalam berbagai skala waktu, dengan pandangan seluas mungkin, lengkap di seluruh spektrum elektromagnetik."

Berkat kolaborasi antara teleskop-teleskop ini dan lainnya, ilmuwan berhasil membedakan perubahan yang jelas dalam sudut jet dari inti M87. Hal ini tampaknya terjadi secara tahunan.

Tim juga mencatat perubahan terkait pada event horizon, batas luar tempat cahaya terperangkap di setiap lubang hitam. Ini menunjukkan adanya hubungan antara event horizon dan jet kuat yang diluncurkan oleh lubang hitam.

"Dalam gambar pertama selama kampanye observasi 2018, terlihat bahwa cincin ini tidak homogen, dan karena itu memiliki asimetri (yaitu, area yang lebih terang)," kata Principe. "Pengamatan-pengamatan berikutnya yang dilakukan pada 2018 dan dikaitkan dengan studi ilmiah ini mengonfirmasi data tersebut, namun menyoroti bahwa sudut posisi dari asimetri tersebut telah berubah." (Space/Z-3)