Gelombang Gravitasi dari Lubang Hitam & Objek Misterius

Gelombang gravitasi hasil merger lubang hitam dan sebuah objek misterius berhasil dideteksi LIGO-VIRGO.

GW190814, pasangan lubang hitam, ataukah lubang hitam dan bintang neutron? Kredit: LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)
GW190814, pasangan lubang hitam, ataukah lubang hitam dan bintang neutron? Kredit: LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)

Tabrakan atau mungkin lebih tepatnya merger antara dua objek masif ini terjadi pada jarak 800 juta tahun cahaya. Artinya, cahaya yang bergerak 300.000 km/detik, butuh 800 juta tahun untuk bisa sampai ke Bumi. Dalam penemuan ini, bukan cahaya yang kita terima melainkan gelombang gravitasi atau riak yang timbul di alam semesta akibat tabrakan dua benda yang sangat masif. Yang bisa menghasilkan riak seperti itu adalah peristiwa bergabungnya 2 lubang hitam, lubang hitam dan bintang neutron, atau 2 bintang neutron.

Meskipun sudah diprediksi Einstein dalam teori relativitas umum sejak lebih dari seabad lampau, kita baru bisa mendeteksi gelombang gravitasi pada tahun 2015. Sampai saat ini sudah 14 gelombang gravitasi yang dideteksi termasuk di dalamnya tabrakan dua bintang neutron yang juga teramati dalam panjang gelombang elektromagnetik.

Kali ini, riak tersebut dideteksi pada tanggal 14 Agustus 2019 dan diberi kode GW190814. Yang menarik, GW190814 ini berbeda. Jika biasanya gelombang gravitasi yang dideteksi berasal dari penggabungan dua objek yang massanya hampir sama, tidak demikian dengan GW190814.

GW190814 berasal dari penggabungan dua benda masif yang perbedaan massanya sangat besar. Objek pertama, massanya 23 massa Matahari. Dari massa yang sedemikian besar, bisa dipastikan ini adalah lubang hitam.

Objek kedua, massanya 2,6 massa Matahari. Di sini letak keanehannya.

Lubang Hitam ataukah Bintang Neutron?

Para astronom belum bisa memastikan apakah objek kedua ini lubang hitam ataukah bintang neutron. Dari objek yang sudah ditemukan, ada kesenjangan massa antara lubang hitam dan bintang neutron.

Bintang neutron paling masif yang ditemukan, massanya 2,14 massa Matahari. Massa ini sudah merupakan batas atas di mana bintang tidak runtuh menjadi lubang hitam. Sementara itu, lubang hitam terkecil yang umum ditemukan, massanya 5 massa Matahari.

Ada kesenjangan massa antara 2,5 – 5 massa Matahari untuk benda masif seperti bintang neutron dan lubang hitam. Tak pelak, objek 2,6 massa Matahari dalam peristiwa GW190814 menjadi objek masif pertama yang ditemukan dalam gap massa tersebut.

Jika objek tersebut adalah bintang neutron, maka tabrakan ini akan jadi yang pertama dideteksi, sekaligus juga mengonfirmasi teori merger lubang hitam dan bintang neutron. Akan tetapi, ada masalah. Jika objek ini adalah bintang neutron, maka massanya sudah melebihi massa maksimum bintang neutron. Atau dengan kata lain, seharusnya bintang tersebut runtuh menjadi lubang hitam.

Tapi, jika objek kedua itu lubang hitam, maka ini adalah lubang hitam dengan massa yang paling kecil yang pernah dideteksi. Secara teoretis, lubang hitam massa kecil yang kurang dari 5 massa Matahari memang ada. Apakah lubang hitam tipe ini tidak umum atau sangat jarang masih jadi pertanyaan. Atau mungkin instrumen kita yang belum bisa menemukan lubang hitam massa sangat kecil.

Perbedaan Massa

Selain massa objek kedua yang aneh, untuk pertama kalinya, gelombang gravitasi yang dideteksi melibatkan dua objek dengan perbedaan massa yang sangat besar. Dalam peristiwa GW190814, penggabungan lubang hitam 23 dan 2,6 massa Matahari menghasilkan lubang hitam baru dengan massa 25 massa Matahari. Sebagian massa dikonversi untuk melepaskan energi dalam bentuk gelombang gravitasi.

Dengan perbedaan massa 9,2 kali di antara kedua objek tersebut, pembentukan sistem menjadi misteri lainnya. Untuk bisa menghasilkan sistem seperti itu, dibutuhkan bintang yang sangat masif (lebih dari 15 massa Matahari) untuk berevolusi menjadi lubang hitam. Dan dibutuhkan dua bintang untuk menghasilkan sistem lubang hitam ganda maupun sistem lubang hitam-bintang neutron. Sistem seperti itu mudah dihasilkan jika kedua bintang memiliki massa yang seimbang.

Tapi perlu diingat, yang dibutuhkan di sini adalah bintang super masif yang menghasilkan lubang hitam 23 massa Matahari, dan bintang pasangan yang menghasilkan objek 2,6 massa Matahari.

Diduga, kedua bintang ini terbentuk dalam piringan materi di sekeliling lubang hitam supermasif di pusat galaksi. Pada umumnya, dua bintang masif yang massanya tidak seimbang tidak akan mudah jadi sistem bintang ganda. Akan tetapi, dalam piringan materi yang padat, gas bertindak sebagai penarik yang membuat kedua bintang berpasangan sebagai bintang ganda.

Kemungkinan lain, sistem tersebut merupakan sistem bintang bertiga dengan dua bintang saling mengitari, sementara bintang ketigas mengitari dari jauh. Ketika sistem ini melintasi lubang hitam 23 massa Matahari, bintang ketiga terlontar dan dua bintang yang tersisa justru terperangkap mengorbit lubang hitam. Dua bintang tersebut kemudian bergabung, meledak, dan akhirnya membentuk lubang hitam massa kecil, yang mengitari lubang hitam massa besar.

Pada akhirnya, kedua lubang hitam bergerak spiral, mendekat, dan akhirnya bergabung. Dan tentunya, peristiwa merger tersebut meninggalkan jejak gelombang gravitasi yang lemah untuk dideteksi Ligo dan Virgo.

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.

Tulis komentar dan diskusi...