Lubang Hitam Dalam Jaring Galaksi Spiral

Wahana Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) milik NASA telah mengarahkan pandangannya pada sebuah galaksi spiral dan menangkap cahaya cemerlang dari dua lubang hitam bersembunyi di dalam. Citra terbaru tersebut dirilis hari Senin yang lalu, bersama dengan citra hasil pengamatan NuSTAR pada sisa-sisa supernova Cassiopeia A, dalam pertemuan American Astronomical Society di Long Beach, California.

Menurut Lou Kaluzienski, ilmuwan program NuSTAR  di kantor pusat NASA di Washington, “Gambar-gambar baru ini menampilkan hasil pengamatan NuSTAR yang menampilkan hal-hal yang belum pernah teramati sebelumnya. Dengan sensitivitas yang lebih besar dari kemampuan pencitraan NuSTAR, kita mendapatkan banyak informasi baru tentang berbagai macam fenomena kosmik dalam wilayah energi tinggi sinar-X spektrum elektromagnetik.”

Diluncurkan Juni 2012 yang lalu, NuSTAR adalah wahana teleskop mengorbit pertama dengan kemampuan untuk memfokus cahaya energi tinggi sinar-X. Hal ini dilakukan agar dapat melihat benda-benda secara rinci jauh lebih besar dari misi sebelumnya, yang beroperasi pada panjang gelombang yang sama. Sejak diluncurkan, tim NuSTAR telah merubah-halus sistem teleskop, yang meliputi tiang panjang sepanjang bus sekolah yang menghubungkan cermin dan detektor.

Misi ini telah melihat berbagai kondisi ekstrim berenergi tinggi, termasuk lubang hitam dekat dan jauh, dan inti yang sangat padat bintang mati. Selain itu, NuSTAR telah mulai pencarian lubang hitam di wilayah bagian dalam galaksi Bima Sakti dan galaksi jauh di alam semesta.

Di antara target teleskop adalah galaksi spiral IC342, juga dikenal sebagai Caldwell 5, ditampilkan dalam salah satu dari dua gambar berikut. Galaksi ini terletak 7 juta tahun cahaya di konstelasi Camelopardalis (Jerapah). Sebelumnya X-ray pengamatan galaksi dari X-ray Chandra NASA Observatory mengungkapkan adanya dua lubang hitam menyilaukan, disebut sumber ultraluminous X-ray (ultraluminous X-ray source/ULXs).

Bagaimana ULXs bisa bersinar begitu cerlang adalah misteri yang masih dipelajari dalam astronomi. Sementara lubang hitam tidak sekuat lubang hitam supermasif di pusat galaksi, mereka lebih dari 10 kali lebih terang dari bintang-massa lubang hitam yang berada antara bintang-bintang di galaksi kita sendiri. Astronom berpikir bahwa ULXs bisa jadi merupakan lubang hitam massa menengah yang tidak terlalu banyak ditemukan, dengan beberapa ribu kali massa matahari kita, atau lubang hitam bermassa-bintang yang kecil dalam keadaan sangat terang. Kemungkinan ketiga adalah bahwa lubang hitam tidak cocok dengan kategori kedua kategori tersebut.

Menurut Fiona Harrison, peneliti utama NuSTAR di Institut Teknologi California di Pasadena, “Sinar-X energi tinggi memegang kunci untuk membuka misteri seputar obyek-obyek antariksa tersebut. Apakah mereka adalah lubang hitam besar, atau ada fisika baru dalam cara mereka berproses, jawabannya akan menjadi menarik.”

Dalam gambar tersebut, dua titik terang yang muncul terjerat dalam lengan galaksi IC342 adalah lubang hitam. Energi tinggi sinar-X cahaya telah diterjemahkan ke warna magenta, sedangkan galaksi itu sendiri ditampilkan dalam cahaya tampak.

“Sebelum NuSTAR, energi tinggi sinar-X gambar galaksi ini dan dua lubang hitam akan sangat kabur citranya, yang semuanya akan muncul sebagai salah satu pixel,” kata Harrison.

Cassiopeia A

Gambar kedua adalah fitur terkenal, sisa supernova Cassiopeia A yang bersejarah, terletak 11000 tahun cahaya di konstelasi Cassiopeia. Warna biru menunjukkan energi tertinggi cahaya sinar-X dilihat oleh NuSTAR, sementara merah dan hijau menandakan ujung bawah rentang energi NuSTAR itu. Daerah biru adalah di mana gelombang kejut dari ledakan supernova yang menghentak kepada materi sekitarnya, mempercepat partikel hampir kecepatan cahaya. Sebagai partikel mempercepat, mereka mengeluarkan jenis cahaya yang dikenal sebagai radiasi synchrotron. NuSTAR akan dapat menentukan untuk pertama kalinya bagaimana energik partikel, dan mengungkap misteri apa yang menyebabkan mereka untuk mencapai kecepatan yang begitu besar.

Menurut Brian Grefenstette dari Caltech, seorang peneliti utama pada pengamatan, “Cas A dapat memberikan penggambaran untuk mempelajari bagaimana bintang-bintang besar meledak dan juga memberikan kita petunjuk akan asal-usul partikel energi tinggi, atau sinar kosmik, yang kita lihat di sini di Bumi. Dengan NuSTAR, kita bisa mempelajari di mana, serta bagaimana, partikel dipercepat mencapai energi ultra-relativistik dari sisa yang ditinggalkan oleh ledakan supernova.”