Dua buah lubang hitam sedang menari-nari di suatu galaksi yang jauh, saling mengorbit satu sama lain. Dalam waktu sekitar 10.000 tahun keduanya akan bertabrakan lalu menyatu menjadi sebuah lubang hitam supermasif. Ketika peristiwa ini terjadi, diperkirakan akan mengguncang alam semesta melalui gelombang gravitasinya yang menyebar.
Kedua lubang hitam itu masing-masing memiliki massa ratusan juta kali lebih besar dari matahari. Terpisah oleh jarak kira-kira 50 kali jarak yang memisahkan matahari dengan Pluto. Namun, begitu cepatnya mereka bergerak sehingga hanya membutuhkan dua tahun Bumi bagi kedua objek untuk menyelesaikan orbit biner, dibandingkan dengan 248 tahun Pluto.
Sebuah tim astronom yang dipimpin Caltech telah menemukan bukti untuk skenario ini terjadi di dalam objek yang sangat energik yang dikenal sebagai quasar. Quasar adalah inti galaksi yang aktif di mana lubang hitam supermasif menyedot berbagai material dari cakram yang mengelilinginya.
Di beberapa quasar, lubang hitam supermasif menciptakan jet yang menyembur mendekati kecepatan cahaya. Quasar yang diamati dalam studi baru ini, dinamai sebagai PKS 2131-021. Para astronom sudah tahu jika sebuah quasar bisa terdiri dari dua buah lubang hitam supermasif, tetapi menemukan buktinya secara langsung bukanlah sesuatu yang mudah.
Para peneliti berpendapat bahwa PKS 2131-021 adalah kandidat kedua yang diketahui dari sepasang lubang hitam supermasif yang akan menyatu. Pasangan kandidat pertama, dalam quasar yang disebut OJ 287, mengorbit satu sama lain pada jarak yang lebih jauh, berputar setiap sembilan tahun. Sementara sepasang lubang hitam supermasif di PKS 2131-021 hanya membutuhkan waktu dua tahun untuk menyelesaikan orbitnya.
Bukti-bukti itu datang dari pengamatan radio terhadap PKS 2131-021 yang berlangsung selama 45 tahun. Menurut penelitian, pancaran kuat yang berasal dari salah satu dari dua lubang hitam di PKS 2131-021 bergerak maju mundur karena gerakan orbital pasangan tersebut. Hal ini menyebabkan perubahan periodik dalam kecerahan cahaya radio quasar.
“PKS 2131 bervariasi tidak hanya secara berkala, tetapi secara sinusoidal,” kata astronom Tony Readhead dari Caltech. “Itu berarti ada pola yang bisa kita lacak secara terus menerus dari waktu ke waktu.”
Jejak itu tampaknya berakhir ketika hanya dua puncak lagi yang ditemukan dalam data arsip, satu pada tahun 2005, dan satu lagi pada tahun 1981. Namun kemudian, pada tahun 2021, proyek tersebut menarik minat astronom Sandra O’Neill dari Caltech. Dia dan tim peneliti menelaah kembali arsip data untuk mengetahui seberapa mungkin mereka dapat melacak pola aneh ini.
“Ketika kami menyadari bahwa puncak dan palung kurva cahaya yang terdeteksi dari waktu belakangan ini cocok dengan puncak dan palung yang diamati antara tahun 1975 dan 1983, kami tahu sesuatu yang sangat istimewa sedang terjadi,” kata O’Neill.
Menurut analisis tim, sinyal ‘berdetak’ secara teratur dihasilkan oleh gerakan orbital dua buah lubang hitam supermasif. Saat keduanya saling mengelilingi satu sama lain dalam rentang waktu dua tahun, cahaya radio meredup dan bertambah terang, karena gerakan orbit jet, yang menyebabkan pergeseran Doppler yang meningkatkan cahaya saat lubang hitam bergerak ke arah kita.
Data arsip menunjukkan bahwa gelombang sinus ini dapat diamati secara konsisten selama delapan tahun sejak 1976, setelah itu menghilang selama 20 tahun. Ini mungkin karena perubahan atau gangguan pasokan material yang masuk ke lubang hitam supermasif. Setelah 20 tahun, pola itu muncul kembali, dan terus berlanjut sejak itu, sekitar 17 tahun hingga sekarang, kata para peneliti.
Penelitian ini telah dipublikasikan di The Astrophysical Journal Letters.