Para Astronom Menemukan Lubang Hitam yang Berbeda dari Lainnya

Para astronom menemukan lubang hitam tidak seperti yang lain. Pada seratus ribu massa matahari, itu lebih kecil dari lubang hitam yang ditemukan di pusat galaksi, tetapi lebih besar dari lubang hitam yang lahir ketika bintang meledak. Ini menjadikannya satu-satunya lubang hitam bermassa menengah yang dikonfirmasi, sebuah objek yang telah lama dicari oleh para astronom.

"Kami memiliki deteksi yang sangat baik dari lubang hitam bermassa bintang terbesar hingga 100 kali ukuran matahari kita, dan lubang hitam supermasif di pusat galaksi yang jutaan kali ukuran matahari kita, tetapi tidak ada setiap pengukuran lubang hitam di antara ini. Itu kesenjangan yang besar," kata penulis senior Anil Seth, profesor astronomi di University of Utah dan rekan penulis studi tersebut, seperti yang dilaporkan Tech Explorist. "Penemuan ini mengisi kesenjangan itu." ujarnya.

Lubang hitam itu tersembunyi di dalam B023-G078, yaitu sebuah gugus bintang besar di galaksi tetangga terdekat kita, Andromeda. Gugus tersebut telah lama dianggap sebagai gugus bintang globular, dan para peneliti berpendapat bahwa B023-G078 bukanlah inti yang dilucuti. Inti terlucuti adalah sisa-sisa galaksi kecil yang jatuh ke galaksi yang lebih besar dan bintang terluarnya dilucuti oleh gaya gravitasi. Yang tertinggal adalah inti kecil dan padat yang mengorbit galaksi yang lebih besar dan di pusat inti itu terdapat sebuah lubang hitam.

"Sebelumnya, kami telah menemukan lubang hitam besar di dalam inti besar yang terkelupas yang jauh lebih besar dari B023-G078. Kami tahu bahwa pasti ada lubang hitam yang lebih kecil di inti bermassa lebih rendah, tetapi tidak pernah ada bukti langsung," kata penulis utama, Renuka Pechetti dari Liverpool John Moores University, yang memulai penelitian saat di University of Utah. "Saya pikir ini adalah kasus yang cukup jelas bahwa kita akhirnya menemukan salah satu objek ini." tambahnya

Hasil studi ini telah dipublikasikan pada 11 Januari 2022 di The Astrophysical Journal yang menyertakan judul Detection of a 100,000 M ⊙ black hole in M31's Most Massive Globular Cluster: A Tidally Stripped Nucleus.

B023-G078 dikenal sebagai gugus bintang globular massif, yaitu kumpulan bintang berbentuk bola yang terikat erat oleh gravitasi. Namun, hanya ada satu pengamatan terhadap objek yang menentukan massa keseluruhannya, sekitar 6,2 juta massa matahari. Selama bertahun-tahun, Seth merasa itu adalah sesuatu yang lain.

"Saya tahu bahwa objek B023-G078 adalah salah satu objek paling masif di Andromeda dan berpikir itu bisa menjadi kandidat untuk inti yang dilucuti. Tapi kami membutuhkan data untuk membuktikannya. Kami telah menerapkan ke berbagai teleskop untuk mendapatkan lebih banyak pengamatan. selama bertahun-tahun dan proposal saya selalu gagal," kata Seth. "Ketika kami menemukan lubang hitam supermasif di dalam inti yang dilucuti pada tahun 2014, Observatorium Gemini memberi kami kesempatan untuk mengeksplorasi ide tersebut," tuturnya.

Dengan data pengamatan baru mereka dari Observatorium Gemini dan gambar dari Teleskop Luar Angkasa Hubble, Pechetti, Seth beserta tim mereka menghitung bagaimana massa didistribusikan di dalam objek dengan memodelkan profil cahayanya. Gugus bola memiliki profil cahaya khas yang memiliki bentuk yang sama di dekat pusat seperti halnya di wilayah luar. B023-G078 berbeda. Cahaya di tengah berbentuk bulat dan kemudian menjadi lebih datar bergerak ke luar. Susunan kimiawi bintang-bintang juga berubah, dengan lebih banyak unsur berat di bintang-bintang di pusat daripada di dekat tepi objek.

"Gugus bintang globular pada dasarnya terbentuk pada waktu yang sama. Sebaliknya, inti yang terkelupas ini dapat memiliki episode pembentukan berulang, di mana gas jatuh ke pusat galaksi, dan membentuk bintang. Dan gugus bintang lainnya dapat terseret ke pusat oleh kekuatan gravitasi galaksi," kata Seth. "Ini semacam tempat pembuangan untuk banyak hal yang berbeda. Jadi, bintang di inti yang terkelupas akan lebih rumit daripada di gugus bola. Dan itulah yang kita lihat di B023-G078." imbuhnya.

Para peneliti menggunakan distribusi massa objek untuk memprediksi seberapa cepat bintang-bintang harus bergerak di lokasi tertentu di dalam gugus dan membandingkannya dengan data mereka. Bintang-bintang dengan kecepatan tertinggi mengorbit di sekitar pusat. Ketika mereka membangun sebuah model tanpa menyertakan lubang hitam, bintang-bintang di pusatnya terlalu lambat dibandingkan pengamatan mereka. Ketika mereka menambahkan lubang hitam, mereka mendapatkan kecepatan yang sesuai dengan data. Lubang hitam menambah bukti bahwa objek ini adalah inti yang dilucuti.

"Kecepatan bintang yang kita dapatkan memberi kita bukti langsung bahwa ada semacam massa gelap tepat di pusatnya. Sangat sulit bagi gugus bola untuk membentuk lubang hitam besar. Tetapi jika berada di inti yang terkelupas, maka pasti sudah ada lubang hitam yang ada, yang tersisa sebagai sisa dari galaksi yang lebih kecil yang jatuh ke galaksi yang lebih besar." kata Pechetti.

"Kita tahu galaksi besar umumnya terbentuk dari penggabungan galaksi-galaksi yang lebih kecil, tetapi inti yang dilucuti ini memungkinkan kita untuk menguraikan detail interaksi masa lalu itu," pungkas Seth.