Astronom Temukan Lubang Hitam Melahap Bintang di Galaksi Tetangga

Sebuah lubang hitam yang sampai sekarang belum ditemukan mengumumkan kehadirannya kepada para astronom ketika ia merobek dan melahap sebuah bintang yang berkeliaran terlalu dekat dengannya.

Lubang hitam bermassa menengah yang terletak di galaksi kerdil satu juta tahun cahaya dari Bumi menghancurkan bintang dalam sebuah kejadian yang oleh para astronom disebut sebagai Tidal Disruption Event (TDE). TDE membuat dirinya terlihat ketika meledakkan pancaran radiasi yang begitu kuat sehingga secara singkat mengalahkan setiap bintang di rumah galaksi kerdilnya. 

TDE ini dapat membantu para ilmuwan lebih memahami hubungan antara galaksi dan lubang hitam di dalamnya. Ini juga memberi astronom lubang hitam menengah lain untuk dipelajari. "Penemuan ini telah menciptakan kegembiraan yang meluas karena kita dapat menggunakan peristiwa gangguan pasang surut tidak hanya untuk menemukan lebih banyak lubang hitam bermassa menengah di galaksi kerdil yang tenang , tetapi juga untuk mengukur massanya," rekan penulis penelitian dan astronom UC Santa Cruz (UCSC) Ryan Foley mengatakan dalam sebuah pernyataan(terbuka di tab baru).

Suar TDE — ditunjuk AT 2020neh  (terbuka di tab baru)— pertama kali diamati oleh para astronom menggunakan Young Supernova Experiment (YSE), sebuah survei astronomi yang mendeteksi peristiwa kosmik berumur pendek seperti ledakan supernova, saat lubang hitam pertama kali mulai melahap bintang.

Pengamatan saat awal kehancuran ini sangat penting dalam memungkinkan tim internasional yang dipimpin oleh ilmuwan UCSC dan penulis pertama penelitian dan astronom Niels Bohr Institute Charlotte Angus untuk mengukur massa lubang hitam dan menemukannya sekitar antara 100.000 dan 1 juta kali. massa matahari.(terbuka di tab baru)

TDE telah berhasil digunakan untuk mengukur massa lubang hitam supermasif di masa lalu, tetapi ini adalah pertama kalinya mereka terbukti berhasil dalam mendokumentasikan massa lubang hitam bermassa menengah yang lebih kecil. 

Itu berarti bahwa penampakan awal suar AT 2020neh yang sangat cepat dapat memberikan dasar untuk mengukur massa lubang hitam berukuran sedang di masa depan.

"Fakta bahwa kami dapat menangkap lubang hitam berukuran sedang ini saat melahap sebuah bintang memberi kami peluang luar biasa untuk mendeteksi apa yang seharusnya disembunyikan dari kami," kata Angus. "Terlebih lagi, kita dapat menggunakan sifat-sifat suar itu sendiri untuk lebih memahami kelompok lubang hitam kelas menengah yang sulit dipahami ini, yang dapat menjelaskan sebagian besar lubang hitam di pusat galaksi."

Kelas lubang hitam berukuran sedang ini memiliki rentang massa antara 100 dan 100.000 kali matahari , membuatnya jauh lebih masif daripada lubang hitam bermassa bintang tetapi jauh lebih kecil daripada lubang hitam supermasif yang berada di jantung sebagian besar galaksi, termasuk Bima Sakti .

Fisikawan telah lama menduga bahwa lubang hitam supermasif, yang dapat memiliki massa jutaan atau bahkan miliaran kali lebih besar dari matahari, dapat tumbuh hingga massa luar biasa ini tumbuh sebagai hasil penggabungan lubang hitam bermassa menengah. 

Satu teori tentang mekanisme yang dapat memfasilitasi pertumbuhan ini menunjukkan bahwa alam semesta awal kaya dengan galaksi kerdil yang memiliki lubang hitam menengah. 

Saat galaksi-galaksi kerdil ini bergabung atau ditelan oleh galaksi-galaksi yang lebih besar, lubang hitam perantara di dalamnya saling mengkanibal, sehingga massanya bertambah. Proses berantai dari penggabungan yang semakin besar ini pada akhirnya akan mengarah pada raksasa lubang hitam supermasif yang berada di jantung sebagian besar galaksi saat ini.

“Jika kita dapat memahami populasi lubang hitam bermassa menengah di luar sana – berapa jumlahnya dan di mana lokasinya – kita dapat membantu menentukan apakah teori pembentukan lubang hitam supermasif kita benar,” rekan penulis dan profesor astronomi UCSC dan astrofisika, kata Enrico Ramirez-Ruiz. 

Satu pertanyaan yang tersisa mengenai teori pertumbuhan lubang hitam ini adalah apakah semua galaksi kerdil memiliki lubang hitam bermassa menengah mereka sendiri. Ini sulit untuk dijawab karena ketika lubang hitam menjebak cahaya di belakang batas luar yang disebut cakrawala peristiwa, mereka secara efektif tidak terlihat kecuali mereka memakan gas dan debu di sekitarnya, atau jika mereka merobek bintang di TDE.

Para astronom dapat menggunakan metode lain seperti melihat pengaruh gravitasi bintang yang mengorbitnya untuk menyimpulkan keberadaan lubang hitam. Metode deteksi ini saat ini tidak cukup sensitif untuk diterapkan pada lubang hitam jauh di pusat galaksi kerdil.

Akibatnya, beberapa lubang hitam massa menengah telah dilacak ke galaksi kerdil. Itu berarti dengan mendeteksi dan mengukur flare TDE lubang hitam berukuran sedang seperti AT 2020neh bisa menjadi alat penting dalam menyelesaikan perdebatan seputar pertumbuhan lubang hitam supermasif.

Penelitian tim diterbitkan pada 10 November di jurnal Nature Astronomy.