Bagaimana Para Astronom Menemukan Lubang Hitam?

Info Astronomy - Lubang hitam pada dasarnya adalah tahap akhir dari kehidupan sebuah bintang masif. Ketika bintang masif kehabisan energi, ia akan meledak, lalu intinya menyusut dan memampat menjadi ukuran yang sangat kecil, tetapi massanya besar.

Dengan kata lain, lubang hitam sangatlah padat. Bahkan, lubang hitam merupakan objek paling padat di alam semesta. Saking padatnya, gravitasi lubang hitam menjadi begitu besar sehingga kecepatan lepasnya melebihi kecepatan cahaya. Hal itu pada akhirnya membuat tidak ada apapun yang bisa lolos dari tarikan lubang hitam, termasuk cahaya.

Nah, karena bahkan cahaya saja tidak bisa lolos dari lubang hitam, objek aneh yang satu ini pun tidak bisa diamati secara langsung. Meskipun kita tidak dapat melihat lubang hitam, kita dapat mendeteksi keberadaannya kok dengan cara mengukur pengaruh gravitasinya terhadap objek-objek di sekitarnya.

Menariknya, pendeteksian lubang hitam berikut ini juga bisa memberi tahu kita mengenai seberapa besar massa lubang hitam. Ibaratnya seperti sambil menyelam minum air.

Massa
Banyak lubang hitam yang dikelilingi objek-objek lain di sekitarnya. Dengan melihat perilaku objek-objek di sekeliling lubang hitam tersebut, kita dapat mendeteksi keberadaan lubang hitamnya. Kita kemudian juga dapat menggunakan pengukuran pergerakan objek di sekitar lubang hitam yang dicurigai untuk menghitung massa lubang hitam itu sendiri.

Objek yang perlu, dan yang paling mudah, kita cari adalah bintang. Jika kita melihat sebuah bintang yang berperilaku seolah-olah ada objek bermassa minimal lebih dari 3 kali massa Matahari di dekatnya, tetapi kita tidak bisa melihat objek bermassa sebesar itu, maka ada kemungkinan bintang tersebut sedang mengitari sebuah lubang hitam. Kita kemudian bisa memperkirakan massa lubang hitam dengan melihat seberapa cepat pergerakan bintangnya.

Selain bintang, kita juga bisa berburu sebuah struktur berbentuk cakram yang berputar cepat. Sebagai contoh, menurut sebuah studi di STSCI.edu, di pusat galaksi NGC 4261 terdapat cakram berbentuk spiral berwarna cokelat yang sedang berputar. Cakram tersebut diketahui seukuran tata surya kita, tetapi bobotnya mencapai 1,2 miliar kali lipat dari Matahari. Massa yang sangat besar untuk sebuah cakram ini menunjukkan bahwa ada lubang hitam di dalam cakram tersebut.

Radiasi yang Diemisikan
Saat ada materi yang jatuh ke dalam lubang hitam, materi tersebut akan memanas hingga jutaan derajat Celsius karena bergerak dan bergesekan dengan kecepatan tinggi. Akhirnya, materi super panas ini akan memancarkan sinar-X, yang dapat dideteksi oleh teleskop sinar-X seperti Observatorium Sinar-X Chandra yang mengorbit Bumi kita.

Materi yang memancarkan sinar-X itu akan membentuk apa yang dikenal sebagai cakram akresi. Masih ingat dong tentunya dengan citra pertama lubang hitam pada pusat galaksi M87 yang dirilis tahun lalu?

Kalau lupa, citra pertama lubang hitamnya bisa kamu lihat di atas nih. Coba perhatikan bagian terang berwarna kekuningan pada citra ini deh. Kenapa lubang hitam malah bercahaya pada citra pertamanya? Jawabannya, bagian terang tersebut bukanlah lubang hitamnya, melainkan cakram akresi.

Lubang hitamnya berada di tengah citra ini, yang tentunya tidak bisa terlihat secara langsung. Nah, dengan cara menemukan cakram akresi seperti ini, para astronom sedang menemukan dan mengamati lubang hitam di alam semesta.

Oh iya, penting untuk diingat bahwa lubang hitam bukanlah "penyedot debu" kosmis. Mereka tidak akan menyedot apapun di alam semesta. Hanya materi atau objek yang melewati cakrawala peristiwa lubang hitam, titik "tak bisa kembali", yang akan tertarik oleh gravitasi dari objek yang satu ini.

Jadi, meskipun kita tidak dapat melihat lubang hitam secara langsung, rupanya masih ada bukti tidak langsung bahwa lubang hitam memang benar-benar ada.

Sumber:

• https://www.stsci.edu/stsci/meetings/shst2/ferraresel.html
• https://astronomynow.com/2020/01/16/astronomers-find-more-bizarre-objects-orbiting-milky-ways-black-hole/
• https://astronomy.com/news/2019/04/the-nature-of-m87-a-look-at-a-supermassive-black-hole
• https://www.space.com/15421-black-holes-facts-formation-discovery-sdcmp.html

Sumber Jurnal:

• Afshordi, N., Mann, R. B., & Pourhasan, R. (2014). The black hole at the beginning of time. Scientific American, 311(2), 36-43.
• Christodoulou, M., & Rovelli, C. (2015). How big is a black hole?. Physical Review D, 91(6), 064046.
• Tamburini, F., Thidé, B., & Della Valle, M. (2020). Measurement of the spin of the M87 black hole from its observed twisted light. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 492(1), L22-L27.