Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Lubang Hitam Supermasif Melahap Gas Seperti Rekan Mungil

Pada 9 September 2018, para astronom melihat kilatan dari galaksi yang berjarak 860 juta tahun cahaya. Sumbernya adalah lubang hitam supermasif sekitar 50 juta kali massa Matahari. Biasanya tenang, gravitasi raksasa tiba-tiba terbangun untuk melahap bintang yang lewat dalam kejadian langka yang dikenal sebagai peristiwa gangguan pasang surut. Saat puing-puing bintang jatuh ke lubang hitam, ia melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk cahaya.

IMAGES
Gambar: lh3.googleusercontent.com

Para peneliti di MIT, European Southern Observatory, dan di tempat lain menggunakan beberapa teleskop untuk mengawasi acara tersebut, berlabel AT2018fyk. Yang mengejutkan, mereka mengamati bahwa saat lubang hitam supermasif memakan bintang, ia menunjukkan sifat yang mirip dengan lubang hitam bermassa bintang yang jauh lebih kecil.

Hasilnya, yang diterbitkan hari ini di Astrophysical Journal, menunjukkan bahwa pertambahan, atau cara lubang hitam berevolusi saat mereka mengonsumsi material, tidak bergantung pada ukurannya.

"Kami telah mendemonstrasikan bahwa, jika Anda telah melihat satu lubang hitam, Anda telah melihat semuanya," kata penulis studi Dheeraj "DJ" Pasham, seorang ilmuwan penelitian di Institut Penelitian Astrofisika dan Luar Angkasa Kavli MIT. "Saat Anda melempar bola gas ke arah mereka, mereka semua tampaknya melakukan hal yang kurang lebih sama. Mereka adalah binatang yang sama dalam hal pertambahan mereka."

Rekan penulis Pasham termasuk ilmuwan peneliti utama Ronald Remillard dan mantan mahasiswa pascasarjana Anirudh Chiti di MIT, bersama dengan para peneliti di European Southern Observatory, Universitas Cambridge, Universitas Leiden, Universitas New York, Universitas Maryland, Universitas Curtin, Universitas Amsterdam , dan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA.

Bangun bintang

Ketika lubang hitam bermassa bintang kecil dengan massa sekitar 10 kali matahari kita memancarkan semburan cahaya, ini sering kali sebagai respons terhadap masuknya material dari bintang pendamping. Ledakan radiasi ini memicu evolusi spesifik di wilayah sekitar lubang hitam. Dari ketenangan, lubang hitam bertransisi menjadi fase "lunak" yang didominasi oleh piringan akresi saat material bintang ditarik ke dalam lubang hitam. Saat jumlah masuknya material turun, ia bertransisi lagi ke fase "keras" di mana korona panas-putih mengambil alih. Lubang hitam akhirnya mengendap kembali ke dalam keheningan yang stabil, dan seluruh siklus pertambahan ini dapat berlangsung selama beberapa minggu hingga beberapa bulan.

Fisikawan telah mengamati siklus akresi karakteristik ini di beberapa lubang hitam bermassa bintang selama beberapa dekade. Tetapi untuk lubang hitam supermasif, diperkirakan bahwa proses ini akan memakan waktu terlalu lama untuk ditangkap seluruhnya, karena goliat ini biasanya merumput, memakan gas secara perlahan di wilayah tengah galaksi.

"Proses ini biasanya terjadi pada skala waktu ribuan tahun di lubang hitam supermasif," kata Pasham. "Manusia tidak bisa menunggu selama itu untuk menangkap sesuatu seperti ini."

Tetapi seluruh proses ini dipercepat ketika sebuah lubang hitam mengalami arus material yang sangat besar secara tiba-tiba, seperti selama peristiwa gangguan pasang surut, ketika sebuah bintang datang cukup dekat sehingga lubang hitam dapat merobeknya secara robek.

"Dalam peristiwa gangguan pasang surut, semuanya tiba-tiba," kata Pasham. "Tiba-tiba ada bongkahan gas yang dilemparkan ke arah Anda, dan lubang hitam itu tiba-tiba terbangun, dan itu seperti, 'wah, ada begitu banyak makanan - biarkan aku makan, makan, makan sampai habis.' Jadi, ia mengalami segalanya dalam rentang waktu yang singkat. Itu memungkinkan kita untuk menyelidiki semua tahapan akresi berbeda yang telah diketahui orang di lubang hitam bermassa bintang. "

Siklus supermasif

Pada September 2018, All-Sky Automated Survey for Supernova (ASASSN) menangkap sinyal suar tiba-tiba. Para ilmuwan kemudian menentukan bahwa suar adalah hasil dari peristiwa gangguan pasang surut yang melibatkan lubang hitam supermasif, yang mereka beri label TDE AT2018fyk. Wevers, Pasham, dan rekan-rekan mereka langsung waspada dan mampu mengarahkan beberapa teleskop, masing-masing dilatih untuk memetakan pita yang berbeda dari spektrum ultraviolet dan sinar-X, menuju sistem.

Tim mengumpulkan data selama dua tahun, menggunakan teleskop ruang angkasa sinar-X XMM-Newton dan Chandra X-Ray Observatory, serta NICER, instrumen pemantau sinar-X di Stasiun Luar Angkasa Internasional, dan Observatorium Swift, bersama dengan teleskop radio di Australia.

"Kami menangkap lubang hitam dalam keadaan lunak dengan pembentukan piringan akresi, dan sebagian besar emisi dalam sinar ultraviolet, dengan sangat sedikit di sinar-X," kata Pasham. "Kemudian piringan itu runtuh, korona menjadi lebih kuat, dan sekarang sangat terang dalam sinar-X. Akhirnya tidak ada banyak gas untuk dimakan, dan keseluruhan luminositas turun dan kembali ke tingkat yang tidak terdeteksi."

Para peneliti memperkirakan bahwa lubang hitam mengacaukan bintang seukuran matahari kita. Dalam prosesnya, ia menghasilkan cakram akresi yang sangat besar, dengan lebar sekitar 12 miliar kilometer, dan mengeluarkan gas yang diperkirakan sekitar 40.000 Kelvin, atau lebih dari 70.000 derajat Fahrenheit. Saat piringan menjadi lebih lemah dan kurang terang, korona sinar-X yang padat dan berenergi tinggi mengambil alih sebagai fase dominan di sekitar lubang hitam sebelum akhirnya memudar.

"Orang-orang telah mengetahui siklus ini terjadi di lubang hitam bermassa bintang, yang hanya berukuran sekitar 10 massa matahari. Sekarang kita melihat ini pada sesuatu yang 5 juta kali lebih besar," kata Pasham.

"Prospek yang paling menarik untuk masa depan adalah bahwa peristiwa gangguan pasang surut tersebut memberikan jendela ke dalam pembentukan struktur kompleks yang sangat dekat dengan lubang hitam supermasif seperti cakram akresi dan korona," kata penulis utama Thomas Wevers, seorang peneliti di the Observatorium Selatan Eropa. "Mempelajari bagaimana struktur ini terbentuk dan berinteraksi di lingkungan ekstrem setelah kehancuran bintang, kami berharap dapat mulai lebih memahami hukum fisika fundamental yang mengatur keberadaan mereka."

Selain menunjukkan bahwa lubang hitam mengalami pertambahan dengan cara yang sama, terlepas dari ukurannya, hasil tersebut hanya mewakili kedua kalinya para ilmuwan menangkap pembentukan korona dari awal hingga akhir.

"Korona adalah entitas yang sangat misterius, dan dalam kasus lubang hitam supermasif, orang telah mempelajari korona yang terbentuk tetapi tidak tahu kapan atau bagaimana mereka terbentuk," kata Pasham. "Kami telah menunjukkan bahwa Anda dapat menggunakan peristiwa gangguan pasang surut untuk menangkap formasi korona. Saya senang menggunakan peristiwa ini di masa depan untuk mencari tahu apa sebenarnya korona itu."

Penelitian ini sebagian didukung oleh Pemerintah Australia melalui skema pendanaan Proyek Penemuan Dewan Riset Australia.

Powered By NagaNews.Net