Sepertinya, lubang hitam yang telah banyak diketahui hanyalah satu diantara sekian banyak dari jenis lubang hitam yang ada di semesta yang belum pernah terdeteksi, begitulah setidaknya menurut para astronom yang telah menerbitkan penelitiannya di jurnal Science mengenai upayanya dalam mencari lubang hitam menggunakan pendekatan terbarunya.
Sementara kita lebih akrab dengan lubang hitam supermasif yang berukuran raksasa berukuran antara sekitar 5 hingga 15 kali massa matahari, melalui cara terbarunya dalam melakukan pencarian terhadap lubang hitam, para peneliti bahkan dapat memperkirakan terdapat jenis lubang hitam yang ukurannya lebih kecil daripada lubang hitam terkecil yang telah diketahui berada di alam semesta, namun lebih besar dari bintang neutron yang umumnya tidak lebih besar dari sekitar 2,1 kali massa matahari — jika di atas 2,5 kali massa matahari, akan berubah menjadi lubang hitam.
“Kami menunjukkan petunjuk ini bahwa terdapat populasi lainnya di luar sana yang benar-benar belum kami selidiki dalam upaya pencarian lubang hitam,” kata Todd Thompson, seorang profesor astronomi di Ohio State University dan penulis utama studi.
Baik lubang hitam maupun bintang neutron, bisa menyimpan berbagai informasi menarik tentang unsur-unsur yang ada di Bumi dan bagaimana sebuah bintang hidup dan mati. Tetapi untuk mengungkap informasi itu, para astronom pertama-tama harus mencari tahu di mana lubang hitam itu berada. Dan untuk mencari tahu di mana lubang hitam itu berada, mereka perlu tahu apa yang mereka cari.
Salah satu petunjuknya adalah bahwa lubang hitam sering ditemukan berada dalam sistem bintang biner, sebuah sistem bintang yang terdiri dari dua buah bintang yang terikat secara gravitasi satu sama lain di dalam sebuah orbit mengelilingi sebuah titik pusat massa bersama. Ketika salah satu dari bintang tersebut mati – bisa menjadi lubang hitam atau bintang neutron, sisanya yang masih hidup tetap mengorbit pada sebuah ruang di mana bintang mati berasal, sebuah tempat di mana lubang hitam atau bintang neutron telah terbentuk.
Thompson dan astrofisikawan lainnya telah lama menduga bahwa lubang hitam mungkin berukuran di luar kisaran yang telah diketahui, dan penemuan LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) sebelumnya membuktikan bahwa lubang hitam bisa lebih besar. Tapi tetap ada celah ukuran antara bintang-bintang neutron terbesar dan lubang hitam terkecil.
Dia dan ilmuwan lain mulai menyisir melalui data dari APOGEE, Eksperimen Observasi Galactic Observasi Apache Point, yang mengumpulkan spektrum cahaya dari sekitar 100.000 bintang di Bima Sakti. Spektrum, Thompson menyadari, dapat menunjukkan apakah sebuah bintang mungkin mengorbit di sekitar objek lain: Perubahan spektra — pergeseran menuju panjang gelombang yang lebih biru, misalnya, diikuti oleh pergeseran ke panjang gelombang yang lebih panjang — dapat menunjukkan bahwa sebuah bintang mengorbit sosok yang tak terlihat.
Thompson mulai menyisir data, mencari bintang-bintang yang menunjukkan perubahan seperti itu, yang bisa menjadi petunjuk bahwa bintang-bintang tersebut mungkin mengorbit sebuah lubang hitam.
Kemudian, ia mempersempit data APOGEE menjadi 200 bintang yang diperkirakan paling menarik. Dia memberikan data tersebut kepada Tharindu Jayasinghe, seorang rekan peneliti dari Ohio State, yang telah mengumpulkan ribuan gambar dari setiap sistem biner yang berpotensial dari ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae) yang telah menemukan sekitar 1.000 supernova.
Dari data-data yang telah dikumpulkan, mereka menemukan bintang merah raksasa yang tampaknya mengorbit sesuatu, tetapi sesuatu itu, berdasarkan perhitungan mereka, kemungkinan jauh lebih kecil daripada lubang hitam yang telah diketahui ada di Bima Sakti, tetapi jauh lebih besar dari bintang-bintang neutron yang paling diketahui.
Setelah melakukan lebih banyak perhitungan dan data tambahan dari Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph dan satelit Gaia, mereka menyadari bahwa mereka telah menemukan sebuah lubang hitam bermassa rendah, kemungkinan sekitar 3,3 kali massa matahari .
“Apa yang kami lakukan di sini adalah menemukan cara baru untuk mencari lubang hitam, tetapi kami juga berpotensi mengidentifikasi salah satu yang pertama dari kelas baru lubang hitam bermassa rendah yang sebelumnya tidak diketahui oleh para astronom. ” Kata Thompson. “Massa dari berbagai objek memberi tahu kita tentang pembentukan dan evolusinya, dan mereka memberi tahu kita tentang sifat-sifatnya.”
