Hubble menemukan bukti terbaik untuk black hole menengah yang sulit dipahami

Black hole illustration (stock image). | Credit: © hallowedland / stock.adobe.comHubble menemukan bukti terbaik untuk black hole menengah yang sulit dipahami

Beratnya sekitar 50.000 kali massa Matahari kita, lubang hitam lebih kecil dari lubang hitam supermasif (pada jutaan atau miliaran massa matahari) yang terletak di inti galaksi besar, tetapi lebih besar dari lubang hitam bermassa bintang yang dibentuk oleh runtuhnya bintang masif.

Ini disebut lubang hitam menengah-massa (IMBHs) adalah “mata rantai yang hilang” lama dicari dalam evolusi lubang hitam. Meskipun ada beberapa kandidat IMBH lainnya, para peneliti menganggap pengamatan baru ini sebagai bukti terkuat untuk lubang hitam ukuran menengah di alam semesta.

Dibutuhkan kekuatan gabungan dari dua observatorium sinar-X dan visi tajam dari Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA untuk memakukan binatang kosmik.

“Lubang hitam dengan massa menengah adalah objek yang sangat sulit dipahami, dan karenanya sangat penting untuk mempertimbangkan dan mengesampingkan penjelasan alternatif untuk setiap kandidat. Itulah yang telah diizinkan Hubble bagi kami untuk kandidat kami,” kata Dacheng Lin dari University of New. Hampshire, peneliti utama studi ini. Hasilnya diterbitkan pada 31 Maret 2020, di The Astrophysical Journal Letters.

Kisah penemuan itu berbunyi seperti kisah Sherlock Holmes, yang melibatkan pembangunan kasus selangkah demi selangkah yang diperlukan untuk menangkap pelakunya.

Lin dan timnya menggunakan Hubble untuk menindaklanjuti petunjuk dari Chandra X-ray Observatory milik NASA dan Misi Multi-Cermin X-ray ESA (European Space Agency) (XMM-Newton). Pada 2006, satelit-satelit ini mendeteksi sinar X yang kuat, tetapi mereka tidak dapat menentukan apakah itu berasal dari dalam atau di luar galaksi kita. Para peneliti mengaitkannya dengan bintang yang terkoyak setelah terlalu dekat dengan benda padat yang kuat secara gravitasi, seperti lubang hitam.

Anehnya, sumber sinar-X, bernama 3XMM J215022.4? 055108, tidak terletak di pusat galaksi, di mana lubang hitam besar biasanya berada. Ini membangkitkan harapan bahwa IMBH adalah biang keladinya, tetapi pertama-tama sumber sinar X-ray lain yang mungkin harus disingkirkan: bintang neutron di galaksi Bima Sakti kita, mendingin setelah dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi. Bintang-bintang neutron adalah sisa-sisa hancur dari bintang yang meledak.

Hubble diarahkan ke sumber sinar-X untuk menyelesaikan lokasi yang tepat. Pencitraan yang dalam dan beresolusi tinggi memberikan bukti kuat bahwa sinar-X tidak berasal dari sumber yang terisolasi di galaksi kita, melainkan dalam gugusan bintang yang jauh dan padat di pinggiran galaksi lain – hanya jenis tempat yang diharapkan ditemukan oleh para astronom sebuah IMBH. Penelitian Hubble sebelumnya telah menunjukkan bahwa massa lubang hitam di pusat galaksi sebanding dengan tonjolan pusat galaksi tersebut. Dengan kata lain, semakin besar galaksi, semakin besar lubang hitamnya. Oleh karena itu, gugus bintang yang merupakan rumah bagi 3XMM J215022.4? 055108 mungkin merupakan inti stripped-down dari galaksi kerdil bermassa rendah yang secara gravitasi dan tidally terganggu oleh interaksinya yang dekat dengan inang galaksi yang lebih besar saat ini.

IMBHs sangat sulit ditemukan karena mereka lebih kecil dan kurang aktif daripada lubang hitam supermasif; mereka tidak memiliki sumber bahan bakar yang tersedia, atau tarikan gravitasi yang kuat untuk menarik bintang dan bahan kosmik lainnya yang akan menghasilkan sinar X yang jelas. Para astronom pada dasarnya harus menangkap seorang IMBH yang terlibat dalam aksi melahap bintang. Lin dan rekan-rekannya menyisir arsip data XMM-Newton, mencari ratusan ribu pengamatan untuk menemukan satu kandidat IMBH.

Sinar X-ray dari bintang parut memungkinkan para astronom memperkirakan massa lubang hitam 50.000 massa matahari. Massa IMBH diperkirakan berdasarkan luminositas sinar-X dan bentuk spektral. “Ini jauh lebih dapat diandalkan daripada menggunakan luminositas sinar-X saja seperti yang biasanya dilakukan sebelumnya untuk kandidat IMBH sebelumnya,” kata Lin. “Alasan mengapa kita dapat menggunakan spektral yang cocok untuk memperkirakan massa IMBH untuk objek kita adalah bahwa evolusi spektralnya menunjukkan bahwa ia telah berada dalam keadaan spektral termal, keadaan yang biasa dilihat dan dipahami dengan baik dalam meningkatkan lubang hitam massa-bintang.”

Objek ini bukan yang pertama dianggap sebagai kandidat potensial untuk black hole menengah-massa. Pada 2009 Hubble bekerja sama dengan observatorium Swift NASA dan ESMM XMM-Newton untuk mengidentifikasi apa yang ditafsirkan sebagai IMBH, yang disebut HLX-1, yang terletak di tepi galaksi ESO 243-49. Itu juga berada di pusat sekelompok bintang biru muda yang besar yang mungkin merupakan inti galaksi kerdil. Sinar-X berasal dari piringan akresi panas di sekitar lubang hitam. “Perbedaan utama adalah bahwa objek kami merobek bintang, memberikan bukti kuat bahwa itu adalah lubang hitam besar, bukan lubang hitam massa-bintang karena orang sering khawatir tentang calon sebelumnya termasuk HLX-1,” kata Lin.

Sumber : www.sciencedaily.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *