Lubang hitam yang berada di pusat Galaksi Bima Sakti tidak hanya satu. Selama lebih dari dua dekade, para peneliti telah mencari bukti yang tidak berhasil untuk mendukung teori bahwa ribuan lubang hitam mengelilingi lubang hitam supermasif (SMBHs/ Supermassive Black Holes) yang berada di pusat galaksi besar.
Namun, tim astrofisikawan yang dipimpin oleh Universitas Columbia telah menemukan selusin lubang hitam berkumpul di sekitar Sagitarius A * (Sgr A *), yang merupakan lubang hitam supermasif di pusat Galaksi Bima Sakti. Temuan ini adalah yang pertama untuk mendukung prediksi yang telah berusia puluhan tahun, membuka banyak peluang untuk lebih memahami alam semesta.
“Segala sesuatu yang ingin Anda pelajari tentang bagaimana cara lubang hitam besar berinteraksi dengan kumpulan lubang hitam kecil, dapat Anda ketahui dengan mempelajari distribusi ini,” kata Astrofisikawan Columbia University, Chuck Hailey , co-director dari Columbia Astrophysics Lab dan penulis utama dalam studi ini.
“Bima Sakti adalah satu-satunya galaksi yang kita miliki di mana kita dapat mempelajari bagaimana lubang hitam supermasif berinteraksi dengan yang kecil karena kita tidak bisa melihat interaksi mereka di galaksi lain. Dalam arti, ini adalah satu-satunya laboratorium yang harus kita pelajari tentang fenomena ini.”
Studi ini telah dipublikasikan di Nature .
“Hanya ada sekitar lima lusin lubang hitam yang diketahui di seluruh galaksi – 100.000 tahun cahaya lebarnya – dan diperkirakan ada 10.000 hingga 20.000 lubang hitam di wilayah yang hanya enam tahun cahaya yang tidak dapat ditemukan oleh siapa pun” Kata Hailey, menambahkan bahwa pencarian tanpa hasil yang ekstensif telah dilakukan untuk lubang hitam di sekitar Sgr A *, SMBH terdekat ke Bumi dan karena itu yang paling mudah untuk dipelajari. “Belum ada banyak bukti yang kredibel.”
Dia menjelaskan bahwa Sgr A * dikelilingi oleh lingkaran gas dan debu yang menyediakan tempat berkembang biak sempurna untuk kelahiran bintang besar, yang hidup, mati dan bisa berubah menjadi lubang hitam di sana. Selain itu, lubang hitam dari luar halo diyakini jatuh di bawah pengaruh SMBH karena mereka kehilangan energi mereka, menyebabkan mereka ditarik ke sekitar SMBH, di mana mereka disandera oleh kekuatannya.
Sementara sebagian besar lubang hitam yang telah terperangkap tetap terisolasi, beberapa lubang hitam lainnya menangkap dan mengikat bintang yang lewat, membentuk bintang biner [sebuah sistem bintang yang terdiri dari dua bintang yang terikat secara gravitasi satu sama lain di dalam sebuah orbit mengelilingi sebuah titik pusat massa bersama].
Para peneliti percaya ada konsentrasi padat dari kumpulan lubang hitam yang terisolasi dan digabungkannya di Pusat Galaksi, membentuk kepadatan yang semakin padat karena jarak ke SMBH semakin berkurang.
Di masa lalu, upaya yang gagal untuk menemukan bukti seperti titik puncak telah berfokus pada mencari ledakan cahaya sinar-X terang yang terjadi ketika lubang hitam menyatu dengan bintang biner.
“Ini adalah cara yang jelas untuk ingin mencari lubang hitam,” kata Hailey, “tetapi Pusat Galaksi begitu jauh dari Bumi sehingga semburan itu hanya kuat dan cukup terang untuk dilihat sekali setiap 100 hingga 1.000 tahun.”
Untuk mendeteksi lubang hitam biner, kemudian Hailey dan rekan-rekannya menyadari bahwa mereka perlu mencari sinar X yang lebih redup, tetapi lebih stabil yang dipancarkan setelah awal penggabungan, ketika lubang hitam biner berada dalam keadaan tidak aktif.
“Akan sangat mudah jika lubang hitam biner secara rutin mengeluarkan ledakan besar seperti bintang neutron biner, tetapi mereka tidak melakukannya, jadi kami harus mencari cara lain untuk mencarinya,” kata Hailey.
Jadi, alih-alih menunggu semburan yang kuat ini, tim mengambil pendekatan yang berbeda.
“Lubang hitam yang terisolasi dan belum menyatu hanya sebagai lubang hitam – mereka tidak melakukan apa-apa. Jadi mencari lubang hitam yang terisolasi bukanlah cara cerdas untuk menemukannya. Tetapi ketika lubang hitam menyatu dengan bintang massa rendah, penggabungannya memancarkan semburan sinar X yang lebih lemah, tetapi konsisten dan dapat dideteksi. Jika kita bisa menemukan lubang hitam yang bergabung dengan bintang bermassa rendah dan kita tahu pecahan lubang hitam apa yang akan berpasangan dengan bintang bermassa rendah, kita bisa secara ilmiah menyimpulkan jumlah lubang hitam yang terisolasi di luar sana. ”
Hailey dan rekannya beralih ke arsip data dari Chandra X-ray Observatory untuk menguji teknik mereka. Mereka mencari tanda-tanda X-ray dari lubang hitam biner rendah dalam keadaan mereka tidak aktif dan akhirnya mampu menemukan 12 lubang hitam dengan jarak tiga tahun cahaya dari Sgr A *.
Para peneliti kemudian menganalisis properti dan distribusi spasial dari sistem biner yang teridentifikasi dan diekstrapolasi dari pengamatan mereka bahwa harus ada di mana saja dari 300 hingga 500 lubang hitam biner massa rendah, dan sekitar 10.000 lubang hitam yang terisolasi di daerah sekitar Sgr A *.
“Temuan ini menegaskan teori utama dan implikasinya banyak,” kata Hailey. “Ini akan secara signifikan memajukan penelitian gelombang gravitasi karena mengetahui jumlah lubang hitam di pusat galaksi yang khas dapat membantu memprediksi lebih baik berapa banyak peristiwa gelombang gravitasi yang mungkin terkait dengan mereka. Semua informasi yang dibutuhkan astrofisikawan adalah pusat galaksi.”
