Tim astronom Inggris melaporkan deteksi untuk pertama kalinya bagaimana sebuah materi jatuh ke lubang hitam pada 30% dari kecepatan cahaya, terletak sejauh miliaran tahun cahaya di pusat galaksi PG211+143. Tim yang dipimpin oleh Profesor Ken Pounds dari Universitas Leicester, menggunakan data dari observatorium European Space Agency’s X-ray XMN-Newtown untuk mengamati lubang hitam. Hasil mereka muncul dalam sebuah makalah di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Lubang hitam adalah benda-benda dengan medan gravitasi yang sangat kuat yang bahkan cahaya pun tidak dapat bergerak cukup cepat untuk lepas dari genggamannya, sehingga dideskripsikan sebagai ‘hitam’. Lubang hitam sangat penting dalam astronomi karena menawarkan cara yang paling efisien untuk mengekstraksi energi dari materi. Sebagai contoh yang dapat diamati, gas yang jatuh ke lubang hitam dipastikan menyalakan fenomena paling energik di alam semesta.
Pusat dari hampir setiap galaksi – termasuk galaksi Bima Sakti – terdapat apa yang disebut lubang hitam supermasif, dengan massa jutaan hingga milyaran kali dari Matahari kita. Dengan sebuah materi yang memenuhi untuk jatuh ke dalam lubang hitam maka bisa menimbulkan cahaya yang sangat terang, dan dipandang sebagai quasar atau inti galaksi aktif atau Active Galactic Nucleus (AGN).
Namun lubang hitam teramat padat sehingga kebanyakan gas hampir selalu berputar untuk jatuh secara langsung. Sebaliknya malah mengorbit lubang, mendekati secara bertahap melalui akresi cakram – urutan orbit melingkar dari ukuran menurun. Ketika gas berputar ke dalam, ia bergerak lebih cepat dan lebih cepat dan menjadi panas lalu bercahaya, mengubah energi gravitasi menjadi radiasi yang diamati oleh para astronom.
Orbit gas di sekitar lubang hitam sering diasumsikan sejajar dengan rotasi lubang hitam, tetapi tidak ada alasan kuat untuk dijadikan sebagai argumen. Sebenarnya, alasan kita memiliki musim panas dan musim dingin dikarenakan rotasi harian Bumi tidak sejajar dengan orbit tahunannya mengelilingi Matahari.
Sampai sekarang belum jelas bagaimana rotasi yang tidak sejajar dapat memengaruhi jatuhnya gas. Ini sangat relevan dengan bagaimana lubang hitam supermasif menyedot berbagai materi (awan gas antar bintang atau bintang yang terisolasi) yang dapat terjatuh dari berbagai arah.
Menggunakan data dari XMM-Newton, Prof. Pounds dan rekan-rekannya melihat spektrum sinar-X (di mana sinar-X tersebar oleh panjang gelombang) dari galaksi PG211+143. Objek ini terletak lebih dari satu miliar tahun cahaya ke arah konstelasi Coma Berenices, dan merupakan galaksi Seyfert, yang dicirikan oleh AGN yang sangat terang yang dihasilkan dari kehadiran lubang hitam supermasif di intinya.
Para peneliti menemukan spektrum sangat bergeser menuju warna merah, menunjukkan materi yang diamati jatuh ke dalam lubang hitam dengan kecepatan 30 persen dari kecepatan cahaya, atau sekitar 100.000 kilometer per detik. Gas hampir tidak memiliki rotasi di sekitar lubang, dan dideteksi sangat dekat dengannya secara istilah astronomi, pada jarak hanya 20 kali ukuran lubang (cakrawala peristiwanya, batas wilayah di mana pelarian tidak mungkin lagi).
Pengamatan sangat dekat dengan karya teoritis baru-baru ini, juga di Leicester dan menggunakan fasilitas supercomputer Dirac Inggris yang mensimulasikan ‘perobekan’ dari piringan akresi [bertumbuhnya sebuah objek yang besar di mana gravitasi objek tersebut menarik lebih banyak materi, biasanya materi gas di piringan akresi] yang tidak selaras. Pekerjaan ini telah menunjukkan bahwa cincin gas dapat pecah dan bertabrakan satu sama lain, membatalkan rotasi mereka dan meninggalkan gas langsung jatuh menuju lubang hitam.
Prof. Pounds, dari Universitas Leicester, mengatakan: “Galaksi yang kami amati dengan XMM-Newton memiliki lubang hitam dengan 40 juta kali massa matahari yang sangat terang dan terbukti cukup makan [sering menyedot berbagai materi]. Memang beberapa waktu 15 tahun yang lalu kami mendeteksi badai kuat yang menandakan lubang itu kelebihan makan. Sementara badai seperti ini sekarang sering ditemukan di berbagai galaksi yang aktif, PG1211+143 kini telah menghasilkan yang berbeda ‘pertama’ kalinya, dengan deteksi materi yang langsung terjun ke lubang itu sendiri.”
Dia melanjutkan: “Kami mampu mengikuti gumpalan materi seukuran Bumi selama sekitar satu hari, saat itu ditarik menuju lubang hitam, mempercepat hingga sepertiga kecepatan cahaya sebelum tertelan oleh lubangnya.”
Implikasi lebih lanjut dari penelitian baru adalah bahwa ‘pertumbukan yang kacau’ dari cakram yang tidak sejajar cenderung menjadi umum bagi lubang hitam supermasif. Lubang hitam semacam itu kemudian akan berputar cukup lambat, mampu menerima lebih banyak gas dan menumbuhkan massa mereka lebih cepat daripada yang dipercayai secara umum, memberikan penjelasan mengapa lubang hitam yang terbentuk di alam semesta awal dengan cepat memperoleh massa yang sangat besar.
