Info Astronomy - Pada Januari 2020, dalam rentang waktu 10 hari, sekelompok astronom menemukan tidak hanya satu, tetapi dua fenomena semesta yang menakjubkan: Lubang hitam yang menelan bintang neutron!
Kedua penemuan itu berhasil dilakukan berkat pengamatan lewat Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) dan Observatorium Virgo, yang keduanya mendeteksi gelombang gravitasi dari fenomena tersebut.
Ketika pertama kali teramati, para astronom tidak langsung mempublikasikannya, melainkan harus diteliti lebih lanjut untuk mengonfirmasinya. Dan setelah 18 bulan analisis, hasil penelitiannya pun diterbitkan pada 29 Juni 2021 di The Astrophysics Journal Letters. Hasil penelitian ini membuka wawasan baru untuk mempelajari siklus hidup bintang, sifat ruang-waktu, dan perilaku materi pada tekanan dan kepadatan yang ekstrem.
Pengamatan pertama sistem lubang hitam dan bintang neutron itu dilakukan pada 5 Januari 2020. LIGO dan Virgo mengamati gelombang gravitasi — distorsi atau riak dalam struktur ruang-waktu — yang dihasilkan oleh 30 detik terakhir sebelum bintang neutron ditelan oleh lubang hitam, yang lalu diikuti oleh tabrakan tak terelakkan keduanya. Penemuan tersebut diberi nama GW200105.
Hebatnya, hanya 10 hari kemudian, LIGO dan Virgo mendeteksi gelombang gravitasi dari tabrakan kedua antara bintang neutron dan lubang hitam. Fenomena kedua ini pun diberi nama GW200115. Kedua fenomena itu diperkirakan telah terjadi sekitar 900 juta tahun yang lalu, jauh sebelum dinosaurus pertama muncul di Bumi.
Apa Itu Bintang Neutron dan Lubang Hitam?
Bintang neutron dan lubang hitam adalah dua objek paling ekstrem di alam semesta. Mereka adalah produk akhir dari bintang masif yang runtuh dan mati.
Ketika sebuah bintang masif yang memiliki massa minimum 8 kali lebih besar dari massa Matahari kehabisan bahan bakar, mereka mengalami ledakan spektakuler yang disebut supernova, yang selanjutnya akan berevolusi menjadi bintang neutron atau lubang hitam.
Menurut EarthSky.org, bintang neutron biasanya memiliki massa antara 1,5 hingga 2 kali lebih besar dari massa Matahari, tetapi massa sebesar itu dikemas dalam ukuran yang tidak lebih besar dari ukuran kota Jakarta. Pada kerapatan seekstrem itu, atom tidak dapat lagi mempertahankan strukturnya, proton dan elektron pun dipaksa bergabung menjadi neutron. Itulah kenapa disebut bintang neutron.
Lubang hitam lebih ekstrem lagi. Tidak ada batas atas seberapa masif sebuah lubang hitam, tetapi menurut UniverseToday.com, semua lubang hitam memiliki dua kesamaan: Memiliki batas-tak-bisa-kembali yang disebut "cakrawala peristiwa", di mana bahkan cahaya pun tidak dapat melarikan diri jika melampauinya; dan titik di pusatnya yang disebut "singularitas", di mana hukum fisika seperti yang kita pahami tidak berlaku.
Lubang Hitam Menelan Bintang Neutron?
Di alam semesta, para astronom telah sering menemukan lubang hitam yang mengorbit lubang hitam lainnya, maupun bintang neutron yang mengorbit bintang neutron lainnya. Namun, bintang neutron yang mengorbit lubang hitam belum pernah ditemukan satu pun, tetapi telah lama dianggap ada.
Penelitian inilah untuk pertama kalinya sistem bintang neutron yang mengorbit lubang hitam itu ditemukan. Namun, pertanyaannya, bagaimana para astronom bisa begitu yakin bahwa mereka memang sedang melihat sistem seperti itu?
Ketika LIGO dan Virgo mendeteksi gelombang gravitasi, pertanyaan pertama di benak para astronom adalah "Apa yang menyebabkan gelombang gravitasi itu muncul?" Untuk mengetahuinya, para astronom biasanya melakukan dua hal: Meneliti data pengamatan dan melakukan simulasi lewat superkomputer dari berbagai jenis fenomena astronomi yang dapat menjelaskan data tersebut secara masuk akal dan ilmiah. Bukan menebak-nebak.
Dengan membandingkan simulasi dengan pengamatan yang sebenarnya, para astronom lantas mencari karakteristik yang paling cocok dengan data yang dimiliki, memilah-milah mana yang mungkin terjadi dan mengesampingkan yang tidak mungkin terjadi di alam semesta.
Untuk penemuan pertama (GW200105), para astronom memastikan bahwa sumber gelombang gravitasi yang paling mungkin adalah detik-detik orbit terakhir dan lalu bertabrakan antara sebuah objek bermassa sekitar 8,9 kali massa Matahari dengan objek sekitar 1,9 kali massa Matahari. Berdasarkan perhitungan massa itu, penjelasan yang paling masuk akal adalah bahwa objek dengan massa yang lebih besar adalah lubang hitam dan yang lebih ringan adalah bintang neutron.
Demikian pula, untuk penemuan yang kedua (GW200115), para astronom memastikan bahwa sumber gelombang gravitasi yang paling mungkin adalah detik-detik orbit terakhir dan tabrakan lubang hitam bermassa 5,7 kali massa Matahari dengan bintang neutron 1,5 kali massa Matahari.
Dari kedua fenomena itu, kedua bintang neutronnya sama-sama dilahap oleh lubang hitamnya.
Apa yang terjadi pada bintang-bintang neutron ini setelah mereka dilahap lubang hitam? Rupanya, ketika bintang neutron dilahap lubang hitam, mereka mengalami perubahan bentuk. Dengan gelombang gravitasi yang berhasil kita deteksi, kita akhirnya juga dapat mengungkapkan komposisi bintang neutron, yang pada gilirannya memberi tahu kita tentang bagaimana kuark dan gluon berperilaku pada tekanan dan kepadatan ekstrem.
Penemuan ini pun memiliki beberapa implikasi yang menarik. Sistem lubang hitam dan bintang neutron memungkinkan kita menyatukan sejarah evolusi bintang. Para astronom dapat menggunakan hasil penelitian ini untuk lebih memahami bagaimana bintang masif terbentuk, hidup, dan mati.
Kalau kamu masih sulit membayangkan bagaimana lubang hitam melahap bintang neutron, simak video berikut ini: