[INC./Science Photo Library]

DIALEKSIS.COM | Jakarta - Para astronom telah mendeteksi tabrakan lubang hitam yang paling kuat, paling jauh, dan paling membingungkan dengan menggunakan gelombang gravitasi. Dari dua raksasa yang menyatu ini, setidaknya satu -volumenya 85 kali lipat Matahari- memiliki massa yang dianggap terlalu besar untuk terlibat dalam peristiwa semacam itu. 

Para peneliti memperkirakan, dari penggabungan lubang hitam tersebut menghasilkan lubang hitam dengan hampir 150 massa Matahari. Ini menempatkannya pada kisaran di mana tidak ada lubang hitam yang pernah terlihat secara meyakinkan seperti ini sebelumnya.

“Segala sesuatu tentang penemuan ini sangat membingungkan,” kata Simon Portegies Zwart, ahli astrofisika komputasi di Universitas Leiden, Belanda, seperti dilansir Live Science.

Secara khusus, papar dia, itu menegaskan keberadaan lubang hitam 'massa menengah': objek yang jauh lebih masif daripada bintang biasa, tetapi tidak sebesar lubang hitam supermasif yang menghuni pusat galaksi.

Ilya Mandel, ahli astrofisika teoritis di Monash University, Melbourne, Australia, menyebut temuan itu "sangat tidak terduga". Peristiwa tersebut terdeteksi pada 21 Mei 2019 oleh detektor ganda Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) di Amerika Serikat dan oleh observatorium Virgo yang lebih kecil di dekat Pisa, Italia. Ini dinamai GW190521 setelah tanggal pendeteksiannya.

Sejak 2015, LIGO dan Virgo telah memberikan wawasan baru tentang kosmos dengan merasakan gelombang gravitasi. Riak-riak dalam struktur ruang-waktu ini dapat mengungkap peristiwa seperti penggabungan lubang hitam yang biasanya tidak terlihat dengan teleskop biasa.

Dari sifat-sifat gelombang gravitasi, seperti bagaimana mereka berubah nada, astrofisikawan dapat memperkirakan ukuran dan fitur lain dari objek yang memproduksinya saat mereka berputar satu sama lain. Ini telah merevolusi studi lubang hitam, memberikan bukti langsung untuk lusinan objek ini, mulai dari massa beberapa hingga sekitar 50 kali massa Matahari.

Massa ini konsisten dengan lubang hitam yang terbentuk dengan cara 'konvensional' -ketika bintang yang sangat besar kehabisan bahan bakar untuk terbakar dan runtuh karena beratnya sendiri. Tetapi teori konvensional mengatakan keruntuhan bintang seharusnya tidak menghasilkan lubang hitam antara 65 dan 120 massa Matahari.

Sebab menjelang akhir hidup mereka, bintang dalam kisaran ukuran tertentu menjadi sangat panas di pusatnya. Sehingga mereka mulai mengubah foton menjadi pasangan partikel dan antipartikel -sebuah fenomena yang disebut ketidakstabilan pasangan. Hal ini memicu peledakan inti oksigen yang meledak-ledak, yang merobek bintang hingga terpisah, menghancurkannya sepenuhnya.

Dalam penemuan terbaru mereka, detektor LIGO dan Virgo hanya merasakan empat riak terakhir yang dihasilkan oleh lubang hitam spiral, dengan frekuensi yang meningkat dari 30 menjadi 80 Hertz dalam sepersepuluh detik. Sementara lubang hitam yang relatif lebih kecil terus 'berkicau' hingga frekuensi yang lebih tinggi, lubang hitam yang sangat besar bergabung lebih awal, dan hampir tidak memasuki ujung bawah rentang frekuensi yang sensitif terhadap detektor.

Dalam hal ini, kedua benda tersebut diperkirakan memiliki berat sekitar 85 dan 66 massa Matahari. “Ini cukup rapi dalam kisaran yang diharapkan kesenjangan massa pasangan-ketidakstabilan seharusnya,” kata Astrofisikawan LIGO Christopher Berry dari Universitas Northwestern di Evanston, Illinois.

Selma de Mink, seorang ahli astrofisika di Universitas Harvard di Cambridge, Massachusetts, menempatkan batas ketidakstabilan pasangan kubang hitam bahkan lebih rendah. Mungkin pada 45 massa Matahari, yang akan mendorong benda ringan dari dua benda dengan kuat ke zona terlarang juga. "Bagi saya, kedua lubang hitam itu sangat besar dan tidak nyaman," katanya.

Lubang Hitam Nonkonvensional

Untuk menjelaskan pengamatan mereka, para peneliti LIGO mempertimbangkan berbagai kemungkinan, termasuk lubang hitam, telah ada sejak permulaan waktu. Selama beberapa dekade, para peneliti menduga lubang hitam 'primordial' seperti itu bisa terbentuk secara spontan dalam berbagai ukuran tak lama setelah Big Bang.

Skenario utama yang dipertimbangkan tim adalah lubang hitam menjadi begitu besar karena mereka sendiri adalah hasil dari penggabungan lubang hitam sebelumnya. Lubang hitam akibat keruntuhan bintang biasanya berkerumun di dalam gugus bintang yang padat, dan pada prinsipnya lubang hitam tersebut dapat mengalami penggabungan berulang.

Tetapi skenario ini bermasalah karena setelah penggabungan pertama, lubang hitam yang dihasilkan biasanya akan mendapat tendangan dari gelombang gravitasi dan mengeluarkan dirinya sendiri dari kluster. Hanya dalam kasus yang jarang, lubang hitam akan tetap berada di area di mana ia bisa mengalami penggabungan lagi.

Penggabungan berturut-turut akan lebih mungkin terjadi jika lubang hitam menghuni wilayah pusat galaksi yang padat, kata de Mink. Di mana gravitasi cukup kuat untuk mencegah benda-benda melesat keluar.

Tidak diketahui di galaksi mana penggabungan itu terjadi. Tapi kira-kira di wilayah langit yang sama, tim peneliti melihat quasar -pusat galaksi yang sangat terang yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif- mengalami flare sekitar sebulan setelah GW1905213. Suar tersebut bisa jadi merupakan gelombang kejut dalam gas panas quasar yang dihasilkan oleh lubang hitam yang melengkung, meskipun banyak astronom berhati-hati untuk menerima bahwa kedua fenomena tersebut terkait.

Ini adalah kedua kalinya tahun ini kolaborasi LIGO-Virgo mengarungi kisaran massa 'terlarang'. Pada bulan Juni, mereka menggambarkan penggabungan yang melibatkan objek sekitar 2,6 kali massa Matahari -biasanya dianggap terlalu ringan untuk dijadikan lubang hitam, tetapi terlalu masif menjadi bintang neutron4 [sindonews].