Para astronom Menemukan Lubang Hitam Bintang Terberat di Bima Sakti

Lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita adalah juara kelas berat yang tak terbantahkan di Bima Sakti, namun sebuah objek yang baru terlihat mengambil alih posisi sebagai lubang hitam bintang paling masif yang dikenal di galaksi kita, dengan berat 33 kali massa galaksi kita. Matahari kita.

Sebuah tim yang dipimpin oleh Pasquale Panuzzo, astronom di Observatoire de Paris, telah menemukan lubang hitam bintang paling masif yang pernah terdeteksi di Bima Sakti. Gaia BH3 mengerdilkan pemegang rekor sebelumnya, Cygnus X-1, yang beratnya hanya 21 massa matahari. Temuannya adalah terperinci dalam makalah yang dirilis hari ini di jurnal Astronomy and Astrophysics.

BH3 kini menjadi lubang hitam terberat dari tiga lubang hitam terbesar yang diketahui di Bima Sakti.
Gambar: ESO

Gaia BH3 berada di konstelasi Aquila, sekitar 2.000 tahun cahaya dari Bumi. Tim menemukannya saat meninjau data dari misi Gaia Badan Antariksa Eropa, sebuah observatorium berbasis ruang angkasa yang telah beroperasi sejak 2013. Misi Gaia yang berkelanjutan adalah membuat peta tiga dimensi galaksi kita yang paling detail. Bintang yang mengorbit BH3 sudah diketahui para astronom, namun statusnya sebagai pendamping lubang hitam benar-benar mengejutkan, dan bobot yang dihasilkannya bahkan lebih besar lagi.

“Saat pertama kali melihat hasilnya, saya yakin ada masalah pada datanya. Saya tidak percaya,” kata Panuzzo kepada Gizmodo. “Sekarang, saya merasa sudah benar-benar selesai itu penemuan hidupku!”

Penemuan ini didukung oleh serangkaian observatorium berbasis darat dan instrumen canggih, termasuk Ultraviolet dan Visual Echelle Spectrograph (UVES) pada Very Large Telescope milik European Southern Observatory di Chile, spektograf HERMES pada Mercator Telescope di Spanyol, dan SOPHIE. spektograf presisi tinggi di Perancis.

Para astronom menggunakan pengukuran akurat Gaia untuk menentukan ukuran orbit dan waktu yang dibutuhkan bintang untuk mengelilingi lubang hitam. Mereka kemudian menerapkan hukum Kepler, yaitu prinsip yang menggambarkan pergerakan planet dan bintang, untuk menghitung massa lubang hitam berdasarkan ukuran dan periode orbit. Mereka menggunakan dua metode: pengukuran astrometrik, yang melacak pergerakan sedikit goyangan bintang pendampingnya saat ia tampak berpindah posisi di langit, dan spektroskopi, yang menggunakan efek Doppler untuk mengukur kecepatan pergerakan bintang menuju atau menjauhinya. kita.

Lubang hitam bintang adalah sisa-sisa bintang masif yang runtuh karena gravitasinya sendiri, biasanya membentuk lubang hitam sekitar 10 kali massa Matahari kita. Massa Gaia BH3 yang signifikan menunjukkan bahwa ia berasal dari bintang yang miskin logam, yang mempertahankan lebih banyak massa sepanjang masa hidupnya dan dengan demikian dapat membentuk lubang hitam yang lebih besar setelah kematiannya, menurut penelitian baru.

Sebaliknya, lubang hitam supermasif Sagitarius A*, yang terletak di inti galaksi, jauh lebih besar, dengan massa sekitar 4 juta kali massa Matahari. Raksasa ini tidak terbentuk dari runtuhnya sebuah bintang, namun kemungkinan besar tumbuh dari penggabungan lubang hitam yang lebih kecil dan akumulasi gas serta material bintang selama jutaan tahun.

Lubang hitam bintang “terbentuk oleh keruntuhan gravitasi sebuah bintang masif—sebuah bintang yang mungkin 40 hingga 50 kali lebih besar dari Matahari kita—di akhir masa hidupnya,” jelas Panuzzo. “Bintang-bintang jenis ini berumur pendek, hanya beberapa juta tahun, dibandingkan dengan 10 miliar tahun Matahari, dan mereka mengakhiri hidupnya dengan supernova, meninggalkan lubang hitam. Inilah sebabnya kami menyebutnya lubang hitam 'bintang', agar tidak tertukar dengan lubang hitam supermasif di pusat galaksi.”

Panuzzo mengatakan “sangat mungkin” bahwa lubang hitam bintang yang lebih besar ada di galaksi kita. Sebelumnya, Teleskop gravitasi LIGO-Virgo-KAGRA mendeteksi penggabungan lubang hitam bermassa lebih dari 80 matahari di galaksi jauh. Memang, lubang hitam bintang berat telah terdeteksi sebelumnya, tetapi di galaksi lain dan menggunakan metode pendeteksian alternatif. Lubang hitam yang jauh ini dapat diidentifikasi melalui astronomi gelombang gravitasi, yang mengamati riak-riak di ruang-waktu yang disebabkan oleh penggabungan lubang hitam bintang. Saya bertanya kepada Panuzzo mengapa kita bisa menemukan lubang hitam bintang berukuran besar di galaksi yang sangat jauh, namun baru-baru ini kita dapat menemukan satu lubang hitam di galaksi kita sendiri.

“Ada dua alasan,” katanya. “Yang pertama adalah teleskop gravitasi LIGO-Virgo-KAGRA mampu mendeteksi penggabungan lubang hitam pada jarak yang sangat jauh, menyelidiki miliaran galaksi. Kedua, lubang hitam ini dihasilkan oleh bintang masif yang memiliki kandungan logam rendah,” yaitu bintang yang hampir seluruhnya terdiri dari hidrogen dan helium, dengan hanya sisa-sisa unsur lainnya. “Bintang-bintang ini hadir di galaksi kita hanya dalam masa pertumbuhan, jadi kita tidak bisa lagi melihat pembentukan lubang hitam besar baru di galaksi kita,” menurut Panuzzo.

Data yang digunakan dalam penelitian ini awalnya dimaksudkan untuk rilis data Gaia berikutnya, yang diharapkan terjadi pada akhir tahun 2025. Namun, karena pentingnya penemuan ini, tim memilih untuk mempublikasikan temuan tersebut lebih awal. “Penemuan ini memiliki banyak implikasi terhadap model evolusi bintang dan medan gelombang gravitasi,” jelas Panuzzo. “Penemuan luar biasa ini dianggap tidak dapat disembunyikan kepada masyarakat selama dua tahun menunggu rilis berikutnya.” Terlebih lagi, dengan mengungkapnya sekarang, komunitas ilmiah bisa melakukan observasi lanjutan lebih awal, tambahnya.

Oleh karena itu, pengamatan di masa depan dengan instrumen GRAVITY pada Very Large Telescope Interferometer milik ESO akan bertujuan untuk menentukan apakah lubang hitam ini menarik materi dari sekitarnya, sehingga memberikan wawasan yang lebih mendalam tentang sifat dan perilakunya.

Lagi: Riak di Ruangwaktu Mengungkap Benda Misteri yang Bertabrakan dengan Mayat Bintang.