Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Lubang Hitam Supermasif Melahap Bintang yang Lewat

Terlepas dari ukurannya, semua lubang hitam mengalami siklus akresi yang serupa, sebuah studi baru menemukan.

Pada 9 September 2018, para astronom melihat kilatan cahaya dari galaksi yang berjarak 860 juta tahun cahaya. Sumbernya adalah lubang hitam supermasif yang massanya sekitar 50 juta kali massa matahari. Biasanya tenang, raksasa gravitasi tiba-tiba terbangun untuk melahap bintang yang lewat dalam contoh langka yang dikenal sebagai peristiwa gangguan pasang surut. Saat puing-puing bintang jatuh ke lubang hitam, ia melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk cahaya.

IMAGES
Gambar: 3.bp.blogspot.com

Para peneliti di MIT , European Southern Observatory, dan di tempat lain menggunakan beberapa teleskop untuk mengawasi acara tersebut, yang diberi label AT2018fyk. Yang mengejutkan mereka, mereka mengamati bahwa ketika lubang hitam supermasif memakan bintang, itu menunjukkan sifat yang mirip dengan lubang hitam bermassa bintang yang jauh lebih kecil.

Hasilnya, yang diterbitkan pada 17 Mei 2021, di Astrophysical Journal , menunjukkan bahwa akresi, atau cara lubang hitam berevolusi saat mereka mengonsumsi materi, tidak bergantung pada ukurannya.

“Kami telah menunjukkan bahwa, jika Anda telah melihat satu lubang hitam, Anda telah melihat semuanya, dalam arti tertentu,” kata penulis studi Dheeraj “DJ” Pasham, seorang ilmuwan penelitian di Kavli Institute for Astrophysics and Space Research MIT. “Ketika Anda melempar bola gas ke mereka, mereka semua tampaknya melakukan hal yang kurang lebih sama. Mereka adalah binatang yang sama dalam hal pertambahan mereka.”

Rekan penulis Pasham termasuk ilmuwan peneliti utama Ronald Remillard dan mantan mahasiswa pascasarjana Anirudh Chiti di MIT, bersama dengan para peneliti di European Southern Observatory, Universitas Cambridge, Universitas Leiden, Universitas New York , Universitas Maryland, Universitas Curtin, Universitas Amsterdam , dan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA .

Bintang bangun

Ketika lubang hitam kecil bermassa bintang dengan massa sekitar 10 kali matahari kita memancarkan semburan cahaya, itu sering kali sebagai respons terhadap masuknya material dari bintang pendamping. Ledakan radiasi ini memicu evolusi spesifik wilayah di sekitar lubang hitam. Dari keheningan, transisi lubang hitam menjadi fase "lunak" yang didominasi oleh cakram akresi saat material bintang ditarik ke dalam lubang hitam. Saat jumlah masuknya material turun, ia bertransisi lagi ke fase "keras" di mana korona putih-panas mengambil alih. Lubang hitam akhirnya kembali tenang, dan seluruh siklus pertambahan ini dapat berlangsung beberapa minggu hingga bulan.

Fisikawan telah mengamati siklus pertambahan karakteristik ini di beberapa lubang hitam bermassa bintang selama beberapa dekade. Tetapi untuk lubang hitam supermasif, diperkirakan bahwa proses ini akan memakan waktu terlalu lama untuk menangkap seluruhnya, karena goliat ini biasanya pemakan rumput, memakan gas secara perlahan di wilayah pusat galaksi.

“Proses ini biasanya terjadi pada rentang waktu ribuan tahun di lubang hitam supermasif,” kata Pasham. “Manusia tidak bisa menunggu selama itu untuk menangkap sesuatu seperti ini.”

Tetapi seluruh proses ini semakin cepat ketika lubang hitam mengalami aliran material yang tiba-tiba dan sangat besar, seperti selama peristiwa gangguan pasang surut, ketika sebuah bintang datang cukup dekat sehingga lubang hitam dapat merobeknya secara pasang surut.

“Dalam peristiwa gangguan pasang surut, semuanya tiba-tiba,” kata Pasham. “Anda tiba-tiba mendapat bongkahan gas yang dilemparkan ke arah Anda, dan lubang hitam itu tiba-tiba terbangun, dan itu seperti, 'wah, ada begitu banyak makanan — biarkan saya makan, makan, makan sampai habis.' Jadi, ia mengalami segalanya dalam rentang waktu yang singkat. Itu memungkinkan kami untuk menyelidiki semua tahap akresi berbeda yang telah diketahui orang di lubang hitam bermassa bintang.”

Siklus supermasif

Pada September 2018, All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) menangkap sinyal suar yang tiba-tiba. Para ilmuwan kemudian menentukan bahwa suar itu adalah hasil dari peristiwa gangguan pasang surut yang melibatkan lubang hitam supermasif, yang mereka beri label TDE AT2018fyk. Wevers, Pasham, dan rekan mereka langsung waspada dan mampu mengarahkan beberapa teleskop, masing-masing dilatih untuk memetakan pita spektrum ultraviolet dan sinar-X yang berbeda, menuju sistem.

Tim mengumpulkan data selama dua tahun, menggunakan teleskop ruang angkasa sinar-X XMM-Newton dan Observatorium Sinar-X Chandra, serta NICER, instrumen pemantauan sinar-X di Stasiun Luar Angkasa Internasional, dan Observatorium Swift, bersama dengan teleskop radio di Australia.

“Kami menangkap lubang hitam dalam keadaan lunak dengan pembentukan cakram akresi, dan sebagian besar emisi dalam ultraviolet, dengan sangat sedikit sinar-X,” kata Pasham. “Kemudian piringan itu runtuh, korona semakin kuat, dan sekarang sangat terang di sinar-X. Akhirnya tidak ada banyak gas untuk dimakan, dan luminositas keseluruhan turun dan kembali ke tingkat yang tidak terdeteksi.”

Para peneliti memperkirakan bahwa lubang hitam secara pasang surut mengganggu bintang seukuran matahari kita. Dalam prosesnya, ia menghasilkan piringan akresi yang sangat besar, lebarnya sekitar 12 miliar kilometer, dan memancarkan gas yang diperkirakan sekitar 40.000 Kelvin, atau lebih dari 70.000 derajat Fahrenheit . Saat piringan menjadi lebih lemah dan kurang terang, korona sinar-X berenergi tinggi yang kompak mengambil alih fase dominan di sekitar lubang hitam sebelum akhirnya memudar.

“Orang-orang telah mengetahui siklus ini terjadi di lubang hitam bermassa bintang, yang hanya sekitar 10 massa matahari. Sekarang kami melihat ini dalam sesuatu yang 5 juta kali lebih besar,” kata Pasham.

"Prospek yang paling menarik untuk masa depan adalah bahwa peristiwa gangguan pasang surut seperti itu memberikan jendela ke dalam pembentukan struktur kompleks yang sangat dekat dengan lubang hitam supermasif seperti piringan akresi dan korona," kata penulis utama Thomas Wevers, seorang rekan di Observatorium Selatan Eropa. “Mempelajari bagaimana struktur ini terbentuk dan berinteraksi di lingkungan ekstrem setelah kehancuran bintang, semoga kita dapat mulai lebih memahami hukum fisika dasar yang mengatur keberadaan mereka.”

Selain menunjukkan bahwa lubang hitam mengalami pertambahan dengan cara yang sama, terlepas dari ukurannya, hasilnya hanya menunjukkan kedua kalinya para ilmuwan menangkap pembentukan korona dari awal hingga akhir.

“Korona adalah entitas yang sangat misterius, dan dalam kasus lubang hitam supermasif, orang telah mempelajari korona yang terbentuk tetapi tidak tahu kapan atau bagaimana mereka terbentuk,” kata Pasham. “Kami telah menunjukkan bahwa Anda dapat menggunakan peristiwa gangguan pasang surut untuk menangkap formasi korona. Saya senang menggunakan acara ini di masa depan untuk mencari tahu apa sebenarnya korona.”

Powered By NagaNews.Net