Suar dari Tepi Lubang Hitam Supermasif di Pusat Galaksi

Untuk pertama kalinya, para astronom berhasil mengonfirmasi keberadaan lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti, dari gerak materi di sekelilingnya.

Titik Tak Bisa Kembali

Di pusat Bima Sakti, berdiam lubang hitam supermasif dengan massa 4 juta massa Matahari. Massa yang sedemikian besar tentu berimplikasi pada gravitasi. Medan gravitasinya sangat ekstrim, sehingga jika ada objek yang ingin lepas, objek tersebut harus bisa bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya!

Sampai saat ini belum ada objek yang bisa bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. Karena itu, jika masuk dalam medan gravitasi lubang hitam maka objek akan terperangkap selamanya. Tapi tentu kita yang berada jauh dari lubang hitam supermasif tidak akan merasakan dampaknya.

Berada jauh di salah satu lengan galaksi pada jarak 25.000 – 28.000 tahun cahaya dari pusat Bima Sakti, kita akan aman dari keganasan lubang hitam supermasif. Tapi, coba bayangkan perjalanan ke pusat galaksi dimana lubang hitam supermasif itu berada. Semakin dekat dengan lubang hitam, kita hanya punya satu kesempatan untuk kembali. Ada batas dimana materi yang mendekati lubang hitam tidak akan bisa lepas dari pengaruh medan gravitasinya. Titik tidak bisa kembali itu diberi nama horison peristiwa.

Untuk tetap aman, maka papasan terdekat itu harus berada pada batas terdalam kestabilan orbit yang jaraknya hanya sedikit di luar horison peristiwa.

Titik Panas yang Mengelilingi Monster Lubang Hitam

Pada batas terdalam inilah para astronom yang dipimpin Reinhard Genzel dari Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) berhasil menemukan titik panas yang mengorbit lubang hitam. Titik panas tersebut merupakan gumpalan plasma panas yang bergerak dalam kecepatan relativistik mengitari lubang hitam tak jauh dari horison peristiwa. Diduga, titik panas terbentuk dari guncangan magnetis atau kejadian rekoneksi lainnya pada batas terdalam zona akresi.

Untuk memperoleh hasil yang demikian detil, para astronom melakukan pengamatan dengan instrumen GRAVITY yang dipasang pada Very Large Telescope (VLT) milik ESO di Chile. Teleskop yang digunakan juga tidak cuma satu. Para atsronom memanfaatkan teknik interferometri yang menggabungkan ke-4 teleskop VLT sebagai teleskop interferometer berdiameter 130 meter untuk mengamati Sagittarius A*, sumber radio kompak dan sangat terang di pusat Bima Sakti.

Yang diamati adalah suar terang dari radiasi inframerah yang dihasilkan piringan akresi di sekeliling Sagittarius A*. Suar berupa plasma panas itu dilepaskan dalam semburan materi akibat interaksi magnetik di dalam gas saat mengorbit terlalu dekat dengan Sagittarius A*. Ketika dilepaskan dari piringan akresi, suar tampak 30 kali lebih terang sebelum kemudian meredup hanya dalam beberapa menit. Tak hanya itu. Materi pada piringan akresi itu bergerak dengan kecepatan 30% kecepatan cahaya!

Keberadaan materi pada batas dalam kestabilan orbit dan tidak ada materi yang lebih dekat lagi menjadi konfirmasi keberadaan lubang hitam supermasif di jantung Bima Sakti.
Pengamatan suar tersebut juga memberikan ragam informasi lainnya dari pusat Bima Sakti. Jika ada lebih banyak suar yang teramati, maka rotasi lubang hitam supermasif juga bisa diketahui. Selain itu, para astronom dapat membuktikan teori relativitas umum Einstein terkait kelengkungan ruang waktu pada bibir lubang hitam.

Mata-mata ke pusat galaksi

Keberhasilan tim Reinhard Genzel untuk mengamati Sagittarius A* bukan perjalanan singkat. Mereka memulainya sejak tahun 1990 dengan mengembangkan teknik pengamatan untuk bisa mengenali orbit bintang di sekitar pusat galaksi. Pada awal tahun 2018, tim ini berhasil mengetahui pengaruh relativitas umum pada cahaya bintang S2 saat melintasi medan gravitasi super kuat di dekat Sagittarius A*.

Pengamatan yang memanfaatkan kolaborasi instrumen GRAVITY dan SINFONI pada VLT tersebut dibandingkan dengan hasil pengamatan S2 sebelumnya dengan instrumen lain. Mereka juga membandingkan dengan prediksi gravitasi Newton, relativitas umum, dan teori gravitasi lainnya.  Hasilnya tidak sesuai dengan prediksi Newton tapi sangat akurat dengan relativitas umum. Papasan ini mengungkap efek pergeseran merah gravitasi. Cahaya dari bintang diulur ke pajang gelombang yang lebih panjang oleh medan gravitasi yang luar biasa kuat. Sangat cocok dengan prediksi Einstein dalam relativitas umum.

Pada saat bintang S2 berpapasan dekat dengan lubang hitam, pancaran inframerah yang sangat kuat berhasil dideteksi. Pancaran tersebut berasal dari elektron energi tinggi pada area yang luar biasa dekat dengan lubang hitam dan berhasil diamati sebagai tiga suar terang. Hasil pengamatan ini cocok dengan prediksi teoritis terkait titik panas yang mengorbit lubang hitam 4 juta massa Matahari.