Lubang hitam supermasif adalah entitas misterius yang mengintai dengan rakus di jantung kemungkinan besar setiap galaksi besar di Alam Semesta yang dapat diamati, di mana mereka bersembunyi dalam misteri yang menyeramkan dan rakus, menunggu makanan malam mereka datang berputar-putar ke mulut mereka yang menunggu. Prasmanan yang menyelinap ini mungkin terdiri dari bintang-bintang yang hancur, awan gas yang terganggu, atau benda langit yang disesalkan lainnya yang telah hancur oleh cakar pencengkeram gravitasi lubang hitam besar. Setelah objek yang ditakdirkan telah melewati tingkat mematikan yang tidak dapat kembali, yang disebut sebagai fungsi cakrawalabenda ini hampir tidak akan pernah kembali dari sarang binatang gravitasi ini, dan benda ini akan hilang dari sisa-sisa Semesta selamanya. Namun, meskipun namanya buruk karena saat ini sangat berbahaya, satu lubang hitam supermasif yang menghantui jantung galaksi yang jauh, jauh di sana, telah terbukti memiliki karakter yang memelihara. Benda ini memiliki hati keibuan, dan membantu dalam pengiriman bintang-bintang anak baru yang terang yang jauhnya lebih dari satu juta tahun cahaya. Satu tahun cahaya setara dengan 6 triliun mil.
Penemuan jantung kegelapan ini, yang berhasil memicu kelahiran bintang-bintang dengan panjang yang sangat besar–dan juga melintasi sejumlah galaksi–dihasilkan oleh para astronom dengan menggunakan teleskop NASA Observatorium Sinar-X Chandra dan teleskop lainnya. Jika diverifikasi, lubang hitam akan mewakili jangkauan terluas yang pernah diamati untuk jenis objek yang berperilaku sebagai ibu bintang yang memelihara, yang memulai bintang-bintang. Jantung kegelapan ibu ini benar-benar telah meningkatkan perkembangan bintang.
“Ini adalah pertama kalinya kami menemukan satu lubang hitam yang memperkuat bintang yang dimulai di lebih dari 1 galaksi pada suatu waktu. Sungguh luar biasa untuk mempertimbangkan bahwa hanya satu lubang hitam galaksi dapat memiliki pengaruh terhadap apa yang terjadi di galaksi lain yang jaraknya jutaan triliunan mil jauhnya,” komentar Dr. Roberto Gilli dalam sebuah makalah pada tanggal 26 November 2019. Rilis Dorong Observatorium Chandra. Dr. Gilli adalah dari Institut Astrofisika Nasional (INAF) di Bologna, Italia, dan merupakan penulis pemandu penelitian yang menjelaskan penemuan tersebut.
Kata si Gagak, “Tidak Pernah Lagi”
Lubang hitam supermasif adalah entitas rakus yang beratnya mencapai jutaan hingga miliaran kali lebih besar dari massa Matahari kita. Galaksi Bima Sakti kita sendiri menjadi tuan rumah bagi makhluk gravitasi semacam ini, yang tinggal di pusat rahasianya. Lubang hitam supermasif penghuni kita disebut Sagitarius A*dan jika dibandingkan dengan makhluk supermasif, massanya relatif kecil. Sagitarius A* (jelas bintang saja) beratnya hanya jutaan—berbeda dengan miliaran—massa matahari. Jantung Bima Sakti kita yang redup kini tenang. Ia adalah binatang tua, dan ia hanya terbangun sesekali untuk memangsa benda angkasa malang yang telah berkeliaran terlalu dekat ke tempat ia menunggu. Meskipun ia biasanya tidak aktif, ketika kedua Sagitarius A* dan Alam Semesta masih muda, ia makan dengan rakus, dan bersinar terang, seperti quasar. Kuasar adalah hal yang sangat jelas cakram akresi mengelilingi lubang hitam supermasif aktif yang menghantui pusat galaksi.
Meskipun judulnya menyesatkan, lubang hitam bukan sekadar tempat kosong. Bahkan, lubang hitam hadir dalam lebih dari satu ukuran. Selain variasi supermasif yang luas, ada lubang hitam bermassa bintang yang terbentuk ketika bintang yang sangat besar kehabisan pasokan penting bahan bakar fusi nuklirnya dan meledak hebat sebagai supernova keruntuhan utama (Tipe II). Keruntuhan gravitasi bintang yang sangat besar menandai “kematian” alaminya. Ketika bintang besar yang ditakdirkan tidak memiliki lebih banyak bahan bakar fusi nuklir untuk dibakar, ia telah tiba di akhir jalur bintang. Fusi nuklir hanya dalam bintang yang masih “hidup” yang bergolak, mendidih, dan cemerlang, membuat tekanan radiasi yang mencoba mendorong semua materi bintang ke luar. Sementara itu, gravitasi bintang itu sendiri mencoba menarik semuanya ke dalam. Ini menciptakan stabilitas sensitif yang membuat bintang tetap goyang. Sayangnya, ketika bintang yang sangat besar kehabisan bahan bakar, dan terdiri dari inti besi-nikel yang besar, ia tidak dapat lagi menghasilkan tekanan. Gravitasi menang pada akhirnya. Inti bintang runtuh dan menjadi supernova. Tepat di tempat yang dulunya ada bintang, di sana tidak ada lagi bintang.
Para astronom juga menemukan bukti yang meyakinkan tentang keberadaan lubang hitam bermassa menengah yang beratnya kurang dari kerabat supermasif mereka, tetapi jauh lebih berat dari “keluarga” massa bintang mereka. Hancurkan massa yang cukup ke dalam rumah yang lebih kecil dan lubang hitam akan terbentuk setiap saat. Beberapa peneliti telah mengusulkan bahwa ini massa menengah Objek-objek tersebut bertemu satu sama lain dan bergabung di Kosmos awal. Karena alasan ini, telah dijelaskan bahwa mereka berfungsi sebagai “benih” yang menghasilkan lubang hitam supermasif yang menghantui jantung misterius sebagian besar, jika tidak semua, galaksi besar, termasuk galaksi kita.
Lubang hitam supermasif penghuni Bima Sakti bukanlah binatang gravitasi yang sendirian. Sagitarius A* memiliki banyak perusahaan. Faktanya, studi ilmiah teoritis menunjukkan bahwa populasi besar lubang hitam bermassa bintang–mungkin sebanyak 20.000–dapat memicu cahaya yang fantastis di seluruh lubang hitam pusat galaksi kita. Sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2018, yang difokuskan pada data yang diperoleh dari Chandra, menyiratkan keberadaan harta karun berupa lubang hitam bermassa bintang yang menghantui galaksi utama Bima Sakti kita.
Beberapa teori masa kini menunjukkan bahwa lubang hitam supermasif kini ada di Alam Semesta yang bersejarah. Sepanjang periode yang sangat awal itu, awan bahan bakar dan bintang-bintang yang ditakdirkan berputar-putar di sekeliling dan kemudian jatuh ke dalam cakar-cakar binatang buas yang lapar, rakus, dan rakus yang siap menerkam, tidak lagi untuk kembali dari pusaran air yang berputar kencang yang mengelilingi entitas aneh ini. Saat material yang ditangkap dan ditakdirkan berputar turun menuju kehancurannya yang tak terelakkan, ia membentuk badai substansi yang fantastis dan dahsyat di sekitar lubang hitam– cakram akresi (quasar). Ketika produk yang mempesona dan berapi-api ini tumbuh menjadi semakin panas, ia mengeluarkan badai radiasi yang mengamuk–terutama saat ia bergerak mendekati fungsi cakrawala yang merupakan masalah tidak bisa kembali.
Pada abad ke-18, John Michell dan Pierre-Simon Laplace mengusulkan kemungkinan bahwa benar-benar ada penghinaan semacam ini terhadap perasaan khas Bumi yang berevolusi seperti lubang hitam. Pada tahun 1915, Albert Einstein, dalam karyanya Ide Standar Relativitasmeramalkan keberadaan objek yang memiliki medan gravitasi yang kuat sehingga apa pun yang cukup malang untuk bergerak terlalu dekat dengan tarikannya akan termakan. Namun, ide ini tampak sangat keterlaluan pada saat itu sehingga Einstein menolak konsepnya sendiri–meskipun perhitungannya menyatakan normal.
Pada tahun 1916, fisikawan Karl Schwarzschild merumuskan alternatif modern pertama untuk Relativitas Standar yang menggambarkan sebuah lubang hitam. Meskipun demikian, interpretasinya sebagai sebuah wilayah Ruangwaktu, yang tentunya sangat kecil dapat lolos pada saat terjerat, tidak cukup dipahami hingga sekitar 50 persen abad setelahnya. Hingga saat itu, binatang gravitasi ini dianggap hanya keanehan matematis. Akhirnya, pada pertengahan abad ke-20, fisikawan teoretis telah diperlengkapi untuk menunjukkan bahwa anak-anak kecil aneh dari Ibu Pertiwi ini melambangkan prediksi umum Relativitas Khas.
Lubang Hitam Keibuan Dengan Sentuhan Midas
Celah hitam supermasif yang memelihara itu berada di jantung galaksi sekitar 9,9 miliar dekade cahaya dari Bumi. Galaksi itu berada dalam korporasi setidaknya tujuh galaksi tetangga, menurut pengamatan yang dilakukan dengan Teleskop Besar (VLT) milik European Southern Observatory dan Teleskop Binokuler Besar (LBT).
Mempekerjakan Rangkaian Jansky milik Countrywide Science Foundation (NSA) yang Luar Biasa Besarpara astronom sebelumnya telah menemukan emisi gelombang radio yang berasal dari semburan partikel berkekuatan tinggi yang panjangnya sekitar satu juta tahun cahaya. Semburan tersebut dapat dilacak kembali ke lubang hitam supermasif yang sedang berkembang, yang Chandra terdeteksi sebagai sumber sinar-X yang efektif. Sinar-X dirancang oleh gas yang sangat panas yang berputar di sekitar celah hitam supermasif. Dr. Gilli dan rekan-rekannya juga melihat awan emisi sinar-X yang menyebar mengelilingi salah satu ujung pancaran radio. Emisi sinar-X ini mungkin berasal dari gelembung gas yang sangat besar yang dipanaskan oleh tarian yang dilakukan oleh partikel-partikel energik di pancaran radio dengan subjek di sekitarnya.
Saat gelembung yang sangat panas itu mengembang dan menyerbu galaksi-galaksi tetangga, gelembung itu mungkin telah memampatkan bahan bakar yang mengagumkan di galaksi-galaksi tetangga tersebut. Hal ini akan melahirkan bintang-bintang muda yang berapi-api. Semua galaksi yang terkait berada pada jarak yang hampir sama—sekitar 400.000 tahun cahaya—dari pusat gelembung yang mengembang. Para ilmuwan menentukan bahwa tingkat kelahiran bintang adalah dua hingga lima kali lebih tinggi daripada galaksi biasa dengan massa dan jarak yang sama dari bumi kita.
“Kisah Raja Midas menceritakan tentang sentuhan ajaibnya yang dapat mengubah logam menjadi emas. Di sini kita memiliki kasus lubang hitam yang membantu mengubah gas menjadi bintang, dan jangkauannya bersifat intergalaksi,” komentar salah satu pencipta penelitian Dr. Marco Mignoli dalam jurnal 26 November 2019 Peluncuran Pers Chandra. Dr. Mignoli juga merupakan salah satu INAF.
Para astronom telah memperhatikan banyak skenario di mana celah hitam memengaruhi pengaturannya melalui “komentar yang merugikan.” Ini menunjukkan bahwa mereka sering mengamati celah hitam yang menyeramkan dalam tindakan menghalangi perkembangan bintang-bintang baru. Ini mungkin terjadi ketika jet yang dipancarkan oleh celah hitam mengirimkan begitu banyak listrik ke bahan bakar yang sangat panas dari sebuah galaksi–atau gugusan galaksi–sehingga bahan bakar tersebut tidak dapat mendingin secara memadai untuk membentuk sejumlah besar bintang muda. Meskipun mungkin tampak menentang akal sehat, segala sesuatunya harus menjadi dingin sebelum bintang muda yang sangat panas dapat lahir.
“Lubang hitam memiliki nama yang tepat untuk menjadi sangat efektif dan mematikan, tetapi tidak secara umum. Ini adalah contoh utama bahwa mereka sering menentang stereotip tersebut dan dapat memelihara sebagai gantinya,” komentar rekan penulis Alessandro Peca dalam Peluncuran Dorong Chandra. Peca, sebelumnya dari Angkatan Udara Indiasaat ini adalah mahasiswa doktoral di College of Miami.
Para astronom memanfaatkan total 6 kali Chandra waktu pengamatan tersebar dalam jangka waktu 5 bulan.
“Hanya karena pengamatan yang cukup mendalam inilah kami mengamati gelembung gas yang sangat panas yang terbentuk oleh celah hitam. Dengan memfokuskan pada objek yang identik dengan yang satu ini, kami mungkin menemukan bahwa umpan balik yang menguntungkan sangat umum terjadi dalam pembentukan kelompok dan gugus galaksi,” kata rekan penulis Dr. Colin Norman dalam Siaran Pers Chandra. Dr. Norman berasal dari Universitas Johns Hopkins di Baltimore, Maryland.
Sebuah makalah yang menjelaskan manfaat ini telah dipublikasikan di jurnal Astronomi dan Astrofisika.