Ilmuwan Temukan Rahasia di Balik Tabrakan 'Lubang Hitam Mustahil'

PARA ilmuwan akhirnya memecahkan misteri di balik tabrakan dua lubang hitam “mustahil” yang terdeteksi melalui gelombang gravitasi tahun 2023. Peristiwa yang terjadi sekitar 7 miliar tahun cahaya dari Bumi itu semula dianggap tidak mungkin terjadi, karena melibatkan dua lubang hitam berukuran sangat besar dan berputar hampir secepat cahaya.

Kedua lubang hitam tersebut memiliki massa masing-masing sekitar 100 dan 140 kali massa Matahari. Angka yang tidak sesuai dengan teori pembentukan stellar mass black holes atau lubang hitam bermassa bintang yang lahir dari runtuhnya bintang masif setelah meledak sebagai supernova.

Tim ilmuwan dari Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics (CCA) di New York menemukan jawabannya lewat simulasi evolusi sistem bintang hingga tahap supernova. Hasilnya, faktor yang selama ini diabaikan ternyata kunci utamanya: medan magnet.

Baca juga : Ilmuwan Ciptakan 'Bola Api Kosmik' di Bumi untuk Ungkap Misteri Medan Magnet Alam Semesta

“Tidak ada yang meneliti sistem ini seperti kami. Sebelumnya para astronom mengabaikan medan magnet,” kata Ore Gottlieb, astrofisikawan CCA dan pemimpin penelitian. “Namun, ketika medan magnet diperhitungkan, asal-usul peristiwa unik ini bisa dijelaskan.”

Lubang Hitam di “Wilayah Terlarang”

Gelombang gravitasi dari tabrakan dua lubang hitam tersebut, yang diberi kode GW231123, terdeteksi oleh observatorium LIGO, Virgo, dan KAGRA pada 23 November 2023. Para astronom awalnya bingung karena menurut teori, bintang yang cukup masif untuk menghasilkan lubang hitam seberat itu seharusnya berakhir dalam pair-instability supernova, ledakan begitu dahsyat sehingga tidak meninggalkan apa pun, bahkan lubang hitam.

“Akibat supernova jenis ini, seharusnya tidak ada lubang hitam dengan massa antara 70 hingga 140 kali massa Matahari,” jelas Gottlieb. “Karena itu, sangat membingungkan menemukan lubang hitam di dalam celah massa ini.”

Baca juga : Dua Pasang Lubang Hitam Bertabrakan, Ilmuwan Duga Hasil Generasi Kedua

Peneliti kemudian mensimulasikan evolusi bintang bermassa sekitar 250 kali Matahari. Mereka menemukan bahwa menjelang kematian, bintang tersebut kehilangan sebagian besar massanya dan hanya tersisa sekitar 150 massa Matahari. Cukup kecil untuk membentuk lubang hitam setelah meledak.

Ketika medan magnet dimasukkan ke dalam simulasi, hasilnya semakin jelas. Medan magnet kuat ternyata mampu mendorong sebagian besar materi sisa supernova menjauh dari lubang hitam yang baru terbentuk, mencegahnya “memakan” semua sisa material. Akibatnya, lubang hitam yang terbentuk memiliki massa lebih kecil, tepat berada di “celah massa” yang selama ini dianggap mustahil.

“Kami menemukan bahwa rotasi dan medan magnet dapat mengubah evolusi pasca-runtuhnya bintang secara fundamental,” ujar Gottlieb. “Hal ini membuat massa lubang hitam jauh lebih kecil dibanding total massa bintang asalnya.”

Penelitian ini juga menunjukkan hubungan antara kekuatan medan magnet dan karakteristik lubang hitam. Medan magnet kuat menghasilkan lubang hitam yang lebih ringan dan berputar lambat, sedangkan medan magnet lemah dapat menghasilkan lubang hitam lebih berat dan berputar cepat.

Selain menjawab teka-teki tabrakan “mustahil”, hasil studi ini membuka peluang baru bagi astronom untuk menguji teori tersebut. Pembentukan lubang hitam di celah massa diperkirakan memancarkan semburan sinar gamma, yang bisa dideteksi oleh teleskop di masa depan. Jika berhasil diamati, hal itu akan menjadi langkah besar dalam memahami asal-usul dan evolusi lubang hitam di alam semesta. (Space/Z-2)