Pengganggu Misterius Lubang Hitam Supermasif J0437

Para astronom menemukan lubang hitam supermasif yang sedang bergerak di dalam galaksinya.

Semua benda di alam semesta ini bergerak. Itu benar. Dan itu termasuk lubang hitam supermasif. Akan tetapi, tidak mudah untuk bisa menangkap sebuah lubang hitam supermasif yang sedang bergerak. 

Pada umumnya lubang hitam supermasif tampak tidak bergerak karena kecepatan geraknya sama dengan kecepatan gerak galaksi. Jadi lubang hitam supermasif yang biasanya berada di pusat galaksi akan tampak bergerak bersama dengan seluruh penghuni galaksi. 

Berada di pusat galaksi, lubang hitam supermasif tentu saja memiliki massa yang luar biasa besar untuk bisa berada di pusat dinamik di mana semua objek di galaksi mengitarinya. Sesuai namanya, lubang hitam supermasif memiliki massa jutaan sampai miliaran massa Matahari!

Pada pusat Bima Sakti, ada lubang hitam supermasif Sagittarius A* yang massanya 4 juta massa Matahari. Lubang hitam Sgr A* ini tampak diam di pusat galaksi karena bergerak dengan kecepatan yang sama. 

Sekarang bayangkan, apa yang bisa membuat lubang hitam yang sedemikian masif berubah kecepatannya. Untuk memudahkan, bayangkan kita sedang mencoba menggerakkan bola basket dan bola bowling. Tentunya butuh tenaga yang lebih besar untuk bisa menendang si bola bowling dibanding bola basket.

Demikian juga dengan lubang hitam supermasif. Tentu ada benda supermasif lainnya yang memberikan gangguan. Diduga pengganggunya adalah lubang hitam supermasif lainnya.

Berburu Lubang Hitam Yang Bergerak

Untuk mengamati lubang hitam yang sedang bergerak itu tidak mudah. Tapi bukan berarti tidak bisa. Selama 5 tahun, tim astronom yang dipimpin Dominic Pesce dari Center for Astrophysics di Harvard membandingkan kecepatan lubang hitam supermasif dan galaksi. 

Idenya, kecepatan lubang hitam supermasif dan galaksi rumahnya sama. Jika berbeda maka, si lubang hitam mengalami gangguan. Jika ini terjadi dan lubang hitam bergerak menjauh dari pusat galaksi maka lubang hitam dan galaksi punya dua kecepatan relatif yang berbeda terhadap pengamat di Bumi. 

Dari spektrum bintang, awan gas, dll, bisa diperoleh pergeseran Doppler sehingga kecepatan bisa diketahui. 

Untuk mengetahui kecepatan lubang hitam, para astronom ini melakukan survei pada 10 galaksi jauh dan lubang hitam supermasif di pusatnya. 

Yang diamati adalah lubang hitam supermasif yang mengandung air. 

Jangan bayangkan air itu cairan seperti yang kita kenal di Bumi. Air yang dimaksud disini adalah molekul air dalam uap air. Yang dicari adalah uap air pada piringan akresi yang berputar sangat cepat di sekeliling lubang hitam supermasif. Saat molekul air ini bergerak mengelilingi lubang hitam supermasif, terbentuk berkas cahaya radio mirip berkas sinar laser yang dikenal sebagai maser. Saking kuatnya, maser bisa dideteksi dan dilihat pergeseran Dopplernya. Dengan demikian bisa diketahui kecepatan lubang hitam saat bergerak. Maser yang bergerak super cepat dalam piringan akresi ini diberi julukan megamaser. 

Pengamatan gas hidrogen dilakukan dengan teleskop Arecibo (sebelum mengalami kerusakan), sementara untuk bintang dan objek lainnya dengan teleskop Gemini, dan pengamatan maser air dengan jejaring teleskop radio Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Pengamatan dengan teknik interferometri yang menggunakan jejaring teleskop radio ini bisa memberi hasil pengukuran kecepatan yang lebih presisi. 

Hasilnya, dari 10 galaksi jauh yang diamati, 9 diantaranya memiliki kecepatan yang sama dengan lubang hitam supermasif di pusat galaksi.  Satu galaksi yang tersisa ternyata memperlihatkan anomali. Ada perbedaan kecepatan antara galaksi dan monster yang ada di pusat galaksinya. 

Lubang Hitam Supermasif J0437+2456

Anomali itu tampak pada galaksi SDSS J043703.67+245606.8 a.k.a J0437+2456 yang berada 230 juta tahun cahaya dari Bumi. Di pusatnya ada monster lubang hitam supermasif yang massanya 3 juta kali massa Matahari! 

Jika dilihat dari pengamat di Bumi, galaksi J0437+2456 bergerak menjauh dengan kecepatan 4860-4910 km/detik. Sementara itu, pengukuran megamaser memperlihatkan kalau lubang hitam di pusat galaksi ini bergerak hanya dengan kecepatan 4810 km/detik. Ada perbedaan kecepatan sekitar 50 km/detik antara lubang hitam dan benda-benda lain di dalam galaksi tersebut. 

Perbedaan ini cukup signifikan mengingat massa lubang hitam yang luar biasa besar yakni 3 juta massa Matahari.  

Jadi apa yang membuat lubang hitam tersebut bisa bergerak dengan kecepatan seperti itu di dalam galaksi, masih misteri. Tapi ada beberapa dugaan. Yang pasti dugaan ini melibatkan interaksi dengan lubang hitam supermasif lain. 

Dugaan pertama. Lubang hitam J0437+2456 merupakan bagian dari sistem lubang hitam ganda yang saling mengitari. Tentunya sepasang lubang hitam supermasif yang saling mengitari akan menghasilkan gangguan pada pasangannya. Tapi, pasangan lubang hitam seperti ini sulit diamati. 

Dugaan kedua, lubang hitam supermasif itu dulunya berpasangan tapi keduanya sudah bergabung. Proses merger dua lubang hitam pada umumnya melepaskan energi yang besar ke satu arah tertentu. Nah, energi inilah yang biasanya justru bertindak sebagai roket yang mendorong lubang hitam. Tapi, lagi-lagi lubang hitam ini tidak mudah dideteksi dan dibuktikan. Meskipun demikian, bisa jadi lubang hitam pasangan masih tersembunyi dari deteksi teleskop radio. 

Yang ketiga, akibat tabrakan dan merger dua galaksi. Dalam proses ini kedua lubang hitam supermasif akan saling mendekat dan bergabung. Tapi, jika proses ini yang terjadi maka gangguan bukan hanya terjadi pada lubang hitam tapi seluruh galaksi. 

Hasil pengamatan ternyata memperlihatkan kecocokan. Pergerakan bintang dan gas dalam galaksi ini memperlihatkan indikasi kalau galaksi ini sepertinya memang mengalami tabrakan di masa lalu.

Untuk memastikan tentu saja butuh pengamatan lanjut di masa depan untuk mempersempit dugaan penyebab luban hitam yang bergerak ini.