Gugus Bintang Bola Menjadi Rumah Bagi Merger Lubang Hitam

Ilustrasi. Kredit: Northwestern Visualization/Carl Rodriguez

Info Astronomy - Pada bulan Februari 2016, para ilmuwan yang bekerja di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) membuat sejarah ketika mereka mengumumkan pendeteksian gelombang gravitasi untuk pertama kalinya.

Penemuan bersejarah tersebut tidak hanya mengonfirmasi prediksi berusia satu abad yang dibuat oleh Teori Relativitas Albert Einstein, tetapi juga menegaskan keberadaan lubang hitam biner bermassa bintang yang dapat bergabung untuk menghasilkan gelombang gravitasi.

Nah, baru-baru ini, sekelompok astronom internasional yang dipimpin oleh astrofisikawan asal MIT, Carl Rodriguez, telah menghasilkan sebuah penelitian yang menunjukkan bahwa lubang hitam dapat bergabung beberapa kali, tidak hanya satu kali saja.

Menurut penelitian mereka, "merger generasi kedua" ini kemungkinan lebih sering terjadi dalam sebuah gugus bola, gugus bintang besar dan padat yang biasanya mengorbit di tepian sebuah galaksi. Satu gugus bintang bola bisa berisi ratusan ribu hingga jutaan bintang.

Dalam penelitian yang sudah diterbitkan di Physical Review Letters ini, kelompok astronom ini menulis bahwa, "Sebuah gugus bola bisa membentuk ratusan hingga ribuan lubang hitam. Gugus bintang semacam ini pada dasarnya adalah pabrik pembentukan lubang hitam biner (lubang hitam yang saling mengorbit satu sama lain). Hal itu berpotensi menimbulkan peristiwa merger lubang hitam dengan intensitas yang tinggi."

Gugus bintang bola sendiri memang telah menjadi sumber daya tarik penelitian tersendiri sejak para astronom pertama kali mengamatinya pada abad ke-17. Bentuk gugus bintang yang bulat seperti bola ini adalah salah satu fitur tertua yang diketahui di alam semesta, dan dapat ditemukan di sebagian besar galaksi. Namun, jumlah gugus bintang pada sebuah galaksi diketahui bervariasi, dengan galaksi elips bisa memiliki puluhan ribu, sementara galaksi seperti Bimasakti hanya sekitar 150.

Penelitian ini tidak dilakukan satu malam saja, apa lagi dengan metode merenung. Melainkan dilakukan dengan pengamatan dan penelitian intensif selama bertahun-tahun. Rodriguez dan timnya telah menyelidiki perilaku lubang hitam dalam gugus bola untuk melihat cara mereka berinteraksi.

Ilustrasi lubang hitam biner. Kredit: LIGO/A. Simonnet.

Untuk menguji penelitiannya, Rodriguez dan rekan-rekannya menggunakan superkomputer Quest di Northwestern University untuk melakukan simulasi pada 24 gugus bintang bola. Hampir seluruh gugus bintang tersebut berisi sekitar 200.000 hingga 2 juta bintang dan mencakup berbagai kerapatan dan komposisi logam yang berbeda.

Melalui simulasi superkomputer ini, evolusi bintang-bintang individu dalam gugus-gugus bintang bola ini bisa diamati dalam rentang waktu selama 12 miliar tahun. Jangka waktu ini cukup untuk mengetahui bagaimana perilaku bintang-bintang ini ketika mereka berinteraksi satu sama lain, dan akhirnya membentuk lubang hitam.

Dilansir laman resmi MIT, simulasi juga memodelkan evolusi dan lintasan lubang hitam setelah terbentuk. Rodriguez menjelaskan, "Karena lubang hitam adalah objek paling masif dalam gugus bintang bola, maka mereka akan tenggelam ke bagian jantung gugusan ini, di mana Anda akan melihat kepadatan lubang hitam yang cukup tinggi untuk membentuk lubang hitam biner."

Saking padatnya lubang hitam di sebuah gugus bintang bola, masing-masing lubang hitam ini bisa melakukan merger atau bergabung menjadi lubang hitam yang lebih besar. Peristiwa ini terjadi ketika dua atau lebih lubang hitam berjarak terlalu dekat satu sama lain.

Merger lubang hitam ini lantas menghasilkan riak dalam ruang yang disebut sebagai gelombang gravitasi. Riak ini seperti saat kita menceburkan batu kerikil kecil ke kolam yang tenang, gelombang yang dihasilkan pada air kolam digambarkan seperti gelombang gravitasi.

Adanya penelitian ini pun membuat para astronom pemburu gelombang gravitasi kini fokus meneliti gugus bintang bola.