Para ilmuwan mengatakan mereka akhirnya mengidentifikasi lubang hitam massa menengah yang telah lama dicari untuk pertama kalinya, berkat penangkapan mereka saat makan.
Lubang hitam adalah beberapa objek paling ekstrem di alam semesta, yang menjadikannya objek yang sangat menarik untuk dipelajari. Ada dua jenis lubang hitam yang dapat kami identifikasi sejauh ini: lubang hitam bermassa bintang dan lubang hitam supermasif.
Lubang hitam bermassa bintang adalah sisa-sisa bintang yang menghabiskan bahan bakarnya untuk fusi nuklir dan runtuh dengan sendirinya. Jika bintang itu kira-kira delapan sampai 15 kali massa matahari, ia meletus dalam supernova, meninggalkan sisa inti seukuran kota yang sangat padat, yang dikenal sebagai bintang neutron. Tetapi jika ukurannya antara 15 dan 100 massa matahari, maka inti yang padat pun tidak dapat menahan keruntuhan bintang dan keruntuhan terus berlanjut, menghasilkan lubang hitam bermassa bintang.
Sementara itu, lubang hitam supermasif berukuran satu juta massa matahari atau bahkan lebih besar, dan ditemukan di pusat sebagian besar galaksi besar, jika tidak semuanya.
Tapi bagaimana dengan lubang hitam di tengah, antara 100 dan 1 juta massa matahari? Ini dikenal sebagai lubang hitam bermassa menengah dan telah menjadi pertanyaan terbuka apakah objek semacam itu ada – sampai sekarang.
Dalam sebuah studi baru di The Astrophysical Journal bulan ini (terbuka di tab baru)sebuah tim astronom Universitas Arizona (UA) mengatakan bahwa lubang hitam yang tertangkap merobek-robek sebuah bintang dalam apa yang disebut peristiwa gangguan pasang surut telah mengungkapkan dirinya sebagai anggota kelas lubang hitam yang lama sulit ditangkap ini.
“Fakta bahwa kami dapat menangkap lubang hitam ini saat sedang melahap bintang menawarkan kesempatan luar biasa untuk mengamati apa yang tidak terlihat,” kata Ann Zabludoff, seorang profesor astronomi UA yang ikut menulis makalah tersebut. “Tidak hanya itu, dengan menganalisis suar kami dapat lebih memahami kategori lubang hitam yang sulit dipahami ini, yang mungkin menjelaskan sebagian besar lubang hitam di pusat galaksi.”
Sisa-sisa bintang mati yang terperangkap dalam peristiwa gangguan pasang surut menghasilkan radiasi sinar-X dalam jumlah besar saat terkoyak, yang dikenal sebagai suar J2150, yang sebelumnya telah diamati dan direkam. Tim peneliti, yang dipimpin oleh astronom UA Sixiang Wen, meninjau data tersebut dan menggunakannya untuk menghitung massa dan putaran lubang hitam yang menyebabkannya.
“Emisi sinar-X dari piringan dalam yang dibentuk oleh puing-puing bintang mati memungkinkan kami menyimpulkan massa dan putaran lubang hitam ini dan mengklasifikasikannya sebagai lubang hitam perantara,” kata Wen.
Sementara lubang hitam supermasif adalah dinamo yang menggerakkan galaksi besar seperti Bima Sakti atau lebih besar, ada banyak galaksi kecil yang mungkin memiliki lubang hitam bermassa menengah ini di pusatnya.
“Kita masih sangat sedikit mengetahui keberadaan lubang hitam di pusat galaksi yang lebih kecil dari Bima Sakti,” kata rekan penulis Peter Jonker dari Radboud University dan SRON Netherlands Institute for Space Research, keduanya di Belanda. “Karena keterbatasan observasi, sangat menantang untuk menemukan pusat lubang hitam yang jauh lebih kecil dari 1 juta massa matahari.”
Salah satu alasan lubang hitam bermassa menengah begitu lama dicari adalah karena mereka dapat membantu menjawab banyak pertanyaan luar biasa dalam fisika.
Yang paling jelas adalah asal dan evolusi sepupu mereka yang lebih besar, lubang hitam supermasif yang memainkan peran kunci dalam pembentukan galaksi. Mengetahui bagaimana lubang hitam supermasif terbentuk, dan apakah mereka pernah menjadi lubang hitam bermassa menengah, akan memberi tahu kita banyak tentang bagaimana alam semesta berkembang.
Pertanyaan lain yang bisa dibantu dipecahkannya adalah masalah materi gelap, yang menurut fisikawan merupakan lebih dari 80% dari semua materi di alam semesta tetapi tidak berinteraksi dengan cahaya sama sekali.
Materi gelap mungkin terdiri dari beberapa partikel materi eksotis yang belum kita temukan, dan salah satu partikel teoretis tersebut adalah boson ultraringan, yang seharusnya memiliki efek memperlambat putaran lubang hitam bermassa menengah.
“Jika partikel-partikel itu ada dan memiliki massa dalam kisaran tertentu, mereka akan mencegah lubang hitam bermassa menengah berputar cepat,” kata rekan penulis studi Nicholas Stone, dosen senior di Hebrew University di Yerusalem. “Namun lubang hitam J2150 berputar cepat. Jadi, pengukuran putaran kami mengesampingkan kelas luas teori boson ultralight, menunjukkan nilai lubang hitam sebagai laboratorium luar angkasa untuk fisika partikel.”
