Perubahan Cincin Lubang Hitam Supermasif M87

Para astronom melihat perubahan yang terjadi pada lubang hitam supermasif di pusat galaksi M87 dari tahun 2009-2017!

Perubahan yang terjadi pada lubang hitam M87 dari waktu ke waktu. Kredit: M. Wielgus & Kolaborasi EHT Collaboration

Tahun 2019, untuk pertama kalinya para astronom bisa memperoleh foto lubang hitam supermasif yang dikelilingi cincin cahaya.

Foto bersejarah yang jadi bukti lain dari teori relativitas umum Einstein tersebut dipotret oleh kolaborasi Teleskop Event Horizon (EHT). Ini adalah jaringan teleskop radio dari berbagai belahan dunia yang kalau digabung-gabungkan maka seakan kita punya teleskop raksasa sebesar Bumi.

Keterlibatan teleskop radio dalam kolaborasi EHT sejak tahun 2009 sampai 2017. Kredit: M. Wielgus, D. Pesce & Kolaborasi EHT

Foto Fenomenal Lubang Hitam M87

Lubang hitam supermasif yang dipotret tersebut massanya 6,5 miliar massa Matahari dan berada di pusat galaksi M87. Galaksi M87 berada pada jarak 55 juta tahun cahaya di dekat gugus galaksi Virgo. Dalam foto yang diambil kolaborasi EHT, kita bisa melihat ada cincin cahaya mengelilingi area gelap di mana lubang hitam berada.

Benda yang diberi julukan lubang hitam ini memang luar biasa masif dan gravitasinya juga sangat kuat. Saking kuatnya, cahaya pun tidak bisa lepas dari benda ini. Karena itu tidak ada cahaya yang terpancar.

Di sekeliling lubang hitam, ada cincin bercahaya. Tapi cahayanya bukan dari lubang hitam melainkan dipancarkan oleh plasma panas yang mengelilingi lubang hitam tersebut. Jadi, materi yang jatuh atau masuk dalam pengaruh gravitasi lubang hitam justru bergerak mengelilingi monster raksasa tersebut di piringan akresi.

Materi di piringan akresi memang masih aman. Tapi kalau materi tersebut melewati horison peristiwa lubang hitam, maka materi tersebut tidak punya kesempatan untuk lolos. Horison peristiwa dikenal juga sebagai titik yang tidak bisa kembali. Ini adalah garis batas di mana materi termasuk foton yang terjerumus masuk tidak akan bisa keluar lagi.

Cincin cahaya pada lubang hitam di pusat M87 memiliki ukuran 40 mikro detik busur atau sekitar100 miliar km. Nah, meskipun area hitam di tengah cincin cahaya berisi lubang hitam, ukuran sebenarnya dari lubang hitam tersebut belum benar-benar diketahui.

Untuk lubang hitam dengan massa 6,5 miliar massa Matahari, ukuran horison peristiwanya masih tetap luar biasa besar yakni 5 kali diameter orbit Neptunus atau sekitar 40 miliar km. Tapi tentu saja kalau dilihat dari Bumi yang jaraknya 55 juta km, cincin cahaya ini jadi tampak kecil.

Perubahan Lubang Hitam M87

Foto yang kita lihat tahun 2019 merupakan hasil pengamatan 8 teleskop radio selama satu minggu pada tahun 2017. Data tersebut tentu tidak cukup untuk bisa melihat perubahan yang mungkin terjadi dari waktu ke waktu. Sebelum tahun 2017, pengamatan juga sudah dilakukan oleh kolaborasi Teleskop Event Horizon meskipun teleskop yang terlibat belum sebanyak pada tahun 2017.

Untuk itu, para astronom melakukan analisis dari data tahun 2009, 2011, 2012 dan 2013, yang sudah ada dan menemukan dua hal penting.

Yang pertama ukuran cincin dan bayangan lubang hitam tidak berubah. Itu artinya diameter bayangan lubang hitam konsisten dengan prediksi teori relativitas umum. Akan tetapi, kecerlangan cincin di sekeliling lubang hitam justru berubah dalam setiap pengamatan. Hal menarik lainnya, bagian paling terang (sabit) dari cincin juga mengalami perubahan posisi!

Untuk bisa mengetahui apa yang terjadi, data dari tahun 2009 – 2013 masih belum mencukupi. Karena itu, para astronom membangun pemodelan statistik untuk melihat perubahan kenampakan lubang hitam M87 dari waktu ke waktu.

Diduga perubahan terjadi akibat pergerakan gas. Ketika gas jatuh ke lubang hitam, maka gas akan dipanaskan sampai miliaran derajat. Gas juga terionisasi dan mengalami turbulensi akibat medan magnetik yang luar biasa kuat. Aliran materi yang mengalami turbulensi inilah yang menyebabkan bagian sabit atau area paling terang pada cincin cahaya untuk bergerak dari satu lokasi ke lokasi lain. Tak hanya itu, pergerakannya juga mengikuti arah sumbu rotasi lubang hitam.

Perubahan posisi titik terang atau area sabit pada piringan akresi mengalami pergeseran posisi yang cukup besar dalam rentang pengamatan EHT yakni ratusan miliar kilometer.

Untuk bisa memastikan apa yang sebenarnya terjadi, masih butuh data yang lebih banyak. Itu artinya perlu pengamatan lebih lanjut untuk menyingkap misteri lubang hitam supermasif di M87.