Bagaimana Bintang Mati Saat Jatuh ke Dalam Lubang Hitam Supermasif?

Ilustrasi yang menggambarkan sebuah bintang yang melewati horizon peristiwa lubang hitam dan menghilang dari alam semesta. Horizon peristiwa adalah batas tidak bisa kembali, karena tarikan gaya gravitasi masif dan tak ada satu pun yang bisa meloloskan diri, termasuk cahaya.

Saat terlalu dekat dengan lubang hitam, sebuah bintang akan jatuh dengan suara pelan seperti merengek, dan bukan suara ledakan.

Ketika ditelan oleh lubang hitam supermasif, apakah bintang akan menghilang seperti lilin yang padam atau justru menabrak permukaan padat? Opsi pertama merujuk pada teori relativitas umum, sedangkan opsi kedua bergantung pada versi modifikasi dari teori legendaris Einstein ini. Kini, sekelompok astronom telah menemukan cara untuk mempelajari apa yang akan terjadi di horizon peristiwa lubang hitam, meskipun tidak ada gambar yang bisa diamati di wilayah ini. Apa yang mereka hasilkan? Tenang, teori relativitas umum tetap aman.

Horizon peristiwa adalah perbatasan ruang dan waktu, suatu wilayah di sekitar lubang hitam, peristiwa-peristiwa yang terjadi di dalam wilayah tersebut tidak dapat memengaruhi pengamat yang berada di luar. Cahaya yang dipancarkan dari horizon peristiwa tidak akan pernah bisa mencapai pengamat dan apapun yang melewati horizon peristiwa dari sisi pengamat tampak diam di tempat, lalu mengalami pergeseran merah seiring berlalunya waktu.

Pawan Kumar dari Universitas Texas di Austin, bersama dengan mahasiswa pascasarjana Wenbin Lu dan rekannya, Ramesh Narayan dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, menemukan cara unik untuk menentukan apa yang akan dialami oleh sebuah bintang saat berada terlalu dekat dengan lubang hitam. Hasil studi telah dipublikasikan di Monthly Notice Royal Astronomical Society.

Hampir setiap galaksi di alam semesta, termasuk Bima Sakti kita, memiliki objek masif di bagian pusat. Objek masif ini diasumsikan sebagai lubang hitam supermasif dengan massa beberapa juta hingga milyaran kali lipat massa Matahari kita. Menurut teori relativitas umum, benda dengan massa tertentu tidak dapat ditahan oleh gaya apapun dan akan runtuh menjadi lubang hitam.

Lubang hitam adalah singularitas tanpa area permukaan fisik yang dikelilingi horizon peristiwa. Singularitas adalah sebuah materi yang tertekan hingga menjadi sebuah titik kecil tidak terbatas, atau ukurannya 10^ negatif infinity. Menurut para ilmuwan, lubang hitam terbentuk karena singularitas. Bintang maharaksasa yang telah berhenti dari proses fusi nuklir akan dimampatkan oleh gaya gravitasi hingga menjadi titik kecil.

Horizon peristiwa bertindak seperti selubung satu arah (bisa masuk tidak bisa keluar), material bisa jatuh ke arah lubang hitam, tapi begitu melewati horizon peristiwa, ia tidak dapat lagi mengirimkan cahaya keluar karena gravitasi lubang hitam menarik cahaya yang berasal dari dirinya. Begitu melewati horizon peristiwa, pada dasarnya, materi akan lenyap dari pandangan.

Tapi bagaimana jika relativitas umum tidak tepat? Bagaimana jika pusat lubang hitam tidak runtuh sampai titik tertentu? Jika demikian, horizon peristiwa akan memiliki sifat yang berbeda. Kumar beserta para kolega menggagas teori jika pusat benda masif bukanlah lubang hitam, maka "horizon peristiwa" tidak akan bertindak seperti selubung satu arah, tapi semacam permukaan padat yang akan menghancurkan material yang jatuh. Hal ini akan menghasilkan efek yang dapat diamati, karena molekul gas dari bintang yang jatuh akan menyala akibat tabrakan, menyelimuti objek masif yang akan terlihat bersinar selama berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun.

"Inti studi kami adalah mengubah gagasan tentang horizon peristiwa menjadi sains eksperimental dan mencari tahu apakah batas horizon benar-benar ada atau tidak," kata Kumar dalam siaran pers saat mengumumkan hasil studi.

Untuk menguji gagasan yang menyaingi teori relativitas umum ini, tim melakukan observasi menggunakan teleskop Pan-STARRS berukuran 1,8 meter di Hawaii selama 3,5 tahun. Dengan menghitung berapa banyak bintang yang jatuh ke lubang hitam supermasif di alam semesta terdekat, tim ilmuwan dapat menentukan berapa banyak kejadian yang mereka lihat selama 3,5 tahun selama survei. Jika mereka melihat tanda-tanda cahaya, maka menandakan horizon peristiwa sebenarnya padat, jika tidak, berarti teori relativitas umum benar dan bintang yang melewati horizon peristiwa akan lenyap selamanya.

"Mengingat jumlah bintang yang jatuh ke lubang hitam dan jumlah lubang hitam di alam semesta terdekat, kami menghitung berapa banyak perubahan kilau cahaya pada bintang-bintang yang diamati oleh Pan-STARRS, yang seharusnya terdeteksi selama periode operasional 3,5 tahun. Seharusnya yang terdeteksi lebih dari 10, jika teori permukaan keras itu benar, "jelas Lu.

Mengapa harus ada perdebatan? Saat ini, teleskop tidak dapat segera menyelesaikan wilayah di sekitar "objek padat" secara langsung untuk mengamati batas horizon dan segala apa yang terjadi. Dalam astronomi, istilah "objek padat" digunakan untuk merujuk bintang katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam. Tapi para astronom terus mendorong batas-batas instrumen mereka, mencari citra lubang hitam yang lebih baik dan lebih dekat.

Teleskop Horizon Peristiwa, gabungan dari beberapa observatorium, melakukan pengamatan pertama di sekitar lubang hitam supermasif pada bulan April, meskipun data ini masih dalam proses pengolahan citra dan evaluasi.

Teleskop Survei Sinoptik Besar, yang saat ini sedang dibangun, akan melakukan survei seperti yang dilakukan teleskop Pan-STARRS, namun dengan kepekaan yang jauh lebih baik terhadap fenomena seperti cahaya yang akan tertinggal akibat tabrakan antara bintang dengan permukaan padat horizon peristiwa.

Karena kurangnya bukti langsung ini, horizon peristiwa tetap misterius. Dan menurut Kumar, "Motif kami tidak begitu kuat untuk membuktikan teori permukaan padat, tapi untuk mendorong batas pengetahuan dan menemukan bukti nyata bahwa sebenarnya terdapat horizon peristiwa di sekitar lubang hitam."

Setelah meneliti data yang diperoleh dari teleskop Pan-STARRS, kelompok Kumar tidak menemukan jejak "dari benturan apapun".

"Dalam kasus ini, kurangnya sinyal adalah hal yang baik, jika Anda mendukung relativitas umum", kata Narayan, "Karya kami menyiratkan bahwa beberapa, dan mungkin semua lubang hitam memiliki horizon peristiwa dan materi benar-benar lenyap dari alam semesta saat jatuh ke lubang hitam, sebagaimana yang telah kita duga selama beberapa dekade. Relativitas umum telah melewati ujian kritis lainnya."

Ditulis oleh: Alison Klesman, www.astronomy.com

Sumber: How do stars die when they fall into a supermassive black hole?

#terimakasihgoogle