10 hal teraneh yang kami pelajari tentang lubang hitam pada tahun 2021

Para ilmuwan yang mempelajari lubang hitam dapat yakin bahwa tahun demi tahun akan ada penemuan-penemuan spektakuler. 2021 tidak terkecuali, dengan banyak hasil baru yang menarik mengenai monster gravitasi aneh ini. Hari ini kami akan mempertimbangkan yang paling menarik penemuan lubang hitam tahun ini dan bagaimana mereka memajukan pemahaman kita tentang alam semesta.

Lubang hitam berputar tercepat

Bahkan lubang hitam yang paling banyak dipelajari pun bisa mengejutkan. Pada bulan Februari, fisikawan merevisi perkiraan mereka tentang sifat-sifat monster kosmik di jantung sistem Cygnus X-1, yang juga merupakan lubang hitam pertama yang dikonfirmasi ada. Lubang hitam Cygnus X-1, pertama kali ditemukan hampir 60 tahun yang lalu, ditemukan 50% lebih besar dari yang diperkirakan sebelumnya, 21 kali massa Matahari, dan mengorbit sangat dekat dengan kecepatan cahaya, membuat rekor baru. untuk lubang hitam.

Lubang hitam di Cygnus X-1 berjarak sekitar 7200 tahun cahaya dan perlahan-lahan melahap bintang pendamping supergiant birunya, memberi para peneliti wawasan baru tentang proses tersebut.

Baca juga: Berapa banyak lubang hitam di alam semesta?

Bintang spagetifikasi

Ketika sebuah bintang terlalu dekat dengan tepi lubang hitam, gaya gravitasi merobeknya menjadi filamen panjang yang ditarik ke mulut lubang hitam. Proses ini, yang dikenal sebagai "spaghettification," menghasilkan cahaya saat materi bintang memanas melalui gesekan, memungkinkan para astronom untuk menangkap tindakan mengerikan ini dengan segala kemegahannya. Pada bulan Mei, para peneliti pertama kali melihat sebuah bintang yang dihancurkan dan diserap dengan cara ini oleh lubang hitam seberat 30 juta kali massa Matahari dan terletak di pusat galaksi 750 juta tahun cahaya dari Bumi.

Selain mengumpulkan data penting tentang spaghettifaction, pengamatan membantu para ilmuwan menciptakan visualisasi yang luar biasa dari penyerapan bintang.

Baca lebih banyak: Para astronom untuk pertama kalinya menemukan konsekuensi dari "spagetifikasi" sebuah bintang oleh lubang hitam

LIGO membuktikan Hawking benar

Pada bulan Juni, para peneliti di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) menyaksikan dua lubang hitam supermasif bergabung menjadi satu, dan menganalisis riak dalam struktur ruang-waktu, yang disebut gelombang gravitasi, yang disebabkan oleh lubang hitam yang bergerak dengan kecepatan tinggi.

Mereka menemukan bahwa luas permukaan lubang hitam yang dihasilkan lebih besar daripada gabungan dua lubang hitam pertama. Selain memperoleh data yang mengejutkan, hasil penelitian membantu membuktikan dugaan astrofisikawan Inggris Stephen Hawking pada tahun 1971, yang dikenal sebagai teorema area lubang hitam. Teorema menyatakan bahwa luas permukaan lubang hitam tidak dapat berkurang seiring waktu, hukum yang diturunkan oleh Hawking menggunakan teori relativitas umum Einstein. Dan juga pemahamannya tentang entropi. Sementara hasil penelitian merupakan kemenangan bagi Hawking, mereka membuat fisikawan bingung. Menurut mekanika kuantum, lubang hitam seharusnya berkontraksi dan menguap, jadi tidak jelas bagaimana menyelaraskannya dengan hukum Hawking bahwa luas permukaannya harus selalu bertambah.

Juga menarik: Para ilmuwan telah menemukan cara untuk mendengarkan gelombang gravitasi Big Bang

Penggabungan lubang hitam dan bintang neutron

Pada bulan Juni, para peneliti yang bekerja dengan LIGO mengumumkan bahwa untuk pertama kalinya mereka yakin telah melihat lubang hitam bergabung menjadi benda padat yang disebut bintang neutron. Selain lubang hitam, bintang neutron adalah salah satu kemungkinan hasil akhir dari kematian bintang masif, ketika bintang meledak sebagai supernova dan meninggalkan sisa-sisa. Meskipun LIGO telah melihat petunjuk kemungkinan penggabungan antara lubang hitam dan bintang neutron sebelumnya, hanya tahun ini dua sinyal telah secara meyakinkan membuktikan bahwa penggabungan tersebut terjadi.

Kedua sinyal terdeteksi pada Januari 2020, sekitar 10 hari. Dalam kasus pertama, sebuah lubang hitam dengan massa enam kali Matahari menyerap bintang neutron dengan massa satu setengah kali Matahari, dan yang kedua, sebuah lubang hitam dengan massa sembilan kali massa Matahari. Matahari dan bintang neutron dengan massa dua kali massa Matahari.

Rekomendasi editor: Ahli astrofisika untuk pertama kalinya melacak penggabungan bintang neutron dan lubang hitam

Lubang hitam awal menyebabkan badai

Hampir setiap galaksi yang diketahui memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya, menunjukkan hubungan yang erat antara dua objek kosmik. Tetapi para ilmuwan masih belum mengerti bagaimana lubang hitam mempengaruhi inang galaksinya. Sebuah studi yang diterbitkan pada bulan Juni menemukan bahwa angin berkecepatan tinggi bertiup dari galaksi berusia 13 miliar tahun, hampir setua alam semesta itu sendiri. Ini adalah contoh paling awal yang ditemukan dari angin galaksi yang meletus dari lubang hitam supermasif saat menyerap gas dan debu di sekitarnya.

Juga, angin kencang, yang bergerak dengan kecepatan sekitar 1,8 juta km/jam, bergerak cukup cepat untuk meniup material melintasi galaksi dan kemungkinan menghalangi pembentukan bintang. Ini menunjukkan bahwa galaksi dan lubang hitamnya memiliki hubungan kuno dan sangat dekat.

Baca juga: Para ilmuwan telah mendeteksi radiasi sinar-X di luar cakrawala peristiwa lubang hitam

Gema cahaya membuktikan Einstein benar

Stephen Hawking bukan satu-satunya yang menaklukkan lubang hitam tahun ini. Pada bulan Juli, para astronom memfilmkan sinar-X yang berasal dari lubang hitam supermasif di pusat galaksi spiral Zwicky, yang berjarak 1,8 miliar tahun cahaya. Para peneliti tidak hanya mendeteksi cahaya yang datang dari depan lubang hitam, tetapi mereka juga dapat menemukan gema cahaya aneh yang awalnya tidak dapat mereka deteksi.

Mereka tampaknya datang dari belakang lubang hitam, yang berarti bahwa entitas raksasa itu membengkokkan struktur ruang-waktu sedemikian rupa sehingga cahaya ditarik dari satu sisi lubang hitam ke sisi lainnya. Proses ini sesuai persis dengan apa yang diharapkan dari teori relativitas umum Einstein, tetapi belum ditemukan secara meyakinkan.

Alien dapat memanfaatkan kekuatan lubang hitam

Para ilmuwan tidak takut membuat asumsi selama didasarkan pada data yang relevan. Pada bulan Agustus, sekelompok astronom di Taiwan menyarankan bahwa alien teknologi dapat memanen energi dari lubang hitam menggunakan megastruktur hipotetis yang dikenal sebagai bola Dyson yang mengelilingi bintang. Meskipun lubang hitam dianggap gelap, mereka memancarkan energi dalam jumlah besar karena memakan materi di sekitarnya, yang dipanaskan dan dipancarkan sebagai cahaya.

Para astronom bertanya-tanya apakah spesies luar angkasa dapat menempatkan platform orbit yang ditutupi sesuatu seperti panel surya di sekitar lubang hitam untuk menyerap ledakan energinya. Karena lubang hitam lebih kecil dari bintang, ini akan memungkinkan alien menghemat bahan bangunan dan berpotensi menyimpan energi dalam jumlah yang luar biasa.

Keterangan lebih lanjut:  Apa itu bola Dyson dan mengapa kita belum membuatnya?

Lubang hitam yang berkeliaran dapat menetap di galaksi kita

Sekitar 12 lubang hitam supermasif tak terlihat mungkin mengintai di pinggiran Bima Sakti. Kesimpulan ini dicapai pada bulan Agustus, ketika para peneliti menerbitkan hasil simulasi baru tabrakan galaksi. Selama peristiwa besar seperti itu, gaya gravitasi dapat menyebabkan lubang hitam supermasif, yang beratnya jutaan atau miliaran kali lebih banyak daripada Matahari, terbang dan menjelajahi ruang angkasa yang dalam.

Beberapa dari mereka akhirnya dapat menetap di lingkaran cahaya galaksi seperti galaksi kita, dan galaksi seukuran Bima Sakti rata-rata sekitar 12 galaksi. Para astronom berharap dapat menemukan cara mencari raksasa yang hilang ini untuk memverifikasi keakuratan simulasi mereka.

Baca juga: Sebuah lubang hitam telah ditemukan di gugus bintang di luar galaksi kita

Sepasang lubang hitam terdekat telah terdeteksi

Pada bulan Desember, teleskop mencatat bukti keberadaan pasangan lubang hitam terdekat dengan planet kita, mengorbit satu sama lain pada jarak sekitar 89 juta tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Aquarius. Rekor pasangan lubang hitam sebelumnya adalah lima kali lebih jauh dari yang ini, yang berarti bahwa para ilmuwan memiliki kesempatan untuk mempelajari sistem seperti itu secara lebih rinci daripada sebelumnya. Kedua anggota duo ini adalah atlet angkat besi - yang lebih besar memiliki massa hampir 154 juta Matahari, dan yang lebih kecil 6,3 juta kali lebih besar dari bintang kita.

Mereka mengorbit satu sama lain pada jarak hanya 1600 tahun cahaya – sangat kecil menurut standar kosmik dan rekor lain yang menunjukkan bahwa dalam 250 juta tahun mereka akan bergabung menjadi satu lubang hitam raksasa.

Baca lebih banyak: Teleskop Sangat Besar telah menemukan sepasang lubang hitam supermasif terdekat

Lubang hitam terlalu besar untuk galaksinya

Sebuah galaksi kecil yang mengorbit kita sendiri sekitar 820 tahun cahaya tampaknya mengandung sesuatu yang aneh. Galaksi kerdil Leo I, yang 50 kali lebih kecil dari Bima Sakti, menampung lubang hitam supermasif yang memiliki massa hampir sama dengan lubang hitam di pusat Bima Sakti. Para astronom bertanya-tanya bagaimana lubang hitam sebesar itu bisa berakhir di galaksi sekecil itu.

"Tidak ada penjelasan untuk keberadaan lubang hitam jenis ini di galaksi spheroidal kerdil," Maria Jose Bustamante, seorang mahasiswa pascasarjana di bidang astronomi di University of Texas di Austin, mengatakan dalam sebuah pernyataan. Kita harus menunggu beberapa tahun ke depan untuk memahami dengan tepat apa artinya ini bagi evolusi lubang hitam dan galaksi.

Baca juga:

• Apakah lubang hitam terbentuk segera setelah Big Bang?
• Teleskop Sangat Besar telah menemukan sepasang lubang hitam supermasif terdekat