 |
| Kredit: NASA, ESA, R. Bender (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), T. Lauer (NOAO), dan J. Kormendy (Universitas Texas) |
Menggunakan Teleskop Antariksa Hubble NASA, para astronom telah mengidentifikasi sumber cahaya biru misterius yang
mengelilingi lubang hitam supermasif di galaksi tetangga utama Andromeda (M31). Meskipun cahaya biru misterius telah membingungkan para astronom
selama lebih dari satu dekade, penemuan terbaru yang dihasilkan Hubble justru membuatnya semakin misterius.
Cahaya biru berasal dari cakram bintang-bintang belia nan panas. Bintang-bintang ini mengelilingi lubang hitam sebagaimana
planet-planet di tata surya mengelilingi Matahari. Para astronom belum bisa
menjelaskan bagaimana cakram bintang yang membentuk struktur mirip pancake (kue serabi) bisa berada begitu
dekat dengan lubang hitam raksasa. Dalam lingkungan yang tidak bersahabat
seperti itu, gaya pasang surut gravitasi lubang hitam seharusnya mengoyak
material di sekitarnya, sehingga gas dan debu tidak akan pernah bisa terakumulasi untuk membentuk
bintang.
Penemuan cakram bintang sekaligus membuktikan eksistensi lubang hitam monster.
Bukti ini telah membantu para astronom untuk menyingkirkan semua teori
alternatif tentang massa gelap di inti Andromeda, meskipun para astronom
telah lama memprediksinya sebagai lubang hitam.
“Mengamati bintang-bintang ini bagaikan menonton
seorang pesulap menarik kelinci dari topi. Kita tahu apa yang akan dilakukan oleh pesulap, tetapi
tidak tahu bagaimana cara melakukannya,” ungkap Tod Lauer dari National Optical Astronomy Observatory
di Tucson, Arizona. Lauer adalah anggota tim astronom yang dipimpin oleh Ralf Bender dari Max Planck Institute for Extraterrestrial
Physics di Garching Jerman dan John Kormendy dari Universitas Texas di
Austin. Makalah ilmiah yang melaporkan hasil studi telah
dipublikasikan di Astrophysical Journal.
Hubble Selidiki Cahaya Biru Aneh
Bersama para kolega, astronom Ivan King dari Universitas Washington, pertama kali mengamati cahaya biru misterius pada tahun 1995 menggunakan Hubble. Semula King menduga cahaya biru berasal dari sebuah
bintang biru terang atau bersumber dari fenomena kosmik yang energik. Tiga
tahun kemudian, Lauer dan Sandra Faber dari Universitas California di Santa
Cruz kembali menggunakan Hubble untuk mempelajari cahaya biru. Observasi mereka mengungkap cahaya biru yang berasal dari sekelompok bintang biru.
Saat ini, pengamatan spektroskopi terbaru menggunakan
instrumen Space Telescope Imaging
Spectrograph (STIS) Hubble, telah mengungkap cahaya biru bersumber dari sekitar
400 bintang belia yang berusia sekitar 200 juta tahun (Sebagai perbandingan,
usia Matahari adalah 4,5 miliar tahun). Mereka tersusun sangat
rapat dalam struktur cakram hanya seluas satu tahun cahaya. Cakram bintang
tepat berada di dalam cincin elips dari bintang-bintang yang lebih tua, lebih
dingin dan lebih merah yang terlihat dalam observasi Hubble sebelumnya.
 |
| Hubble telah memberikan wawasan terkait inti kompleks galaksi Andromeda (Messier 31). Gambar-gambar terbaru Hubble mengungkap cakram bintang-bintang biru berusia muda nan panas yang mengitari lubang hitam supermasif. Cakram bintang-bintang biru berada tepat di dalam cincin elips bintang-bintang yang lebih tua, lebih dingin dan lebih merah yang terlihat dalam pengamatan Hubble sebelumnya. Gambar inset menampilkan inti cerah Andromeda dan pemandangan seluruh galaksi. Kredit: NASA, ESA, dan A. Feild (STScI) |
Para astronom juga menggunakan STIS untuk
mengukur kecepatan pergerakan bintang-bintang biru. Mereka memperoleh kecepatan
bintang dengan menghitung efek perubahan pada panjang gelombang cahaya mereka yang
terentang dan terkompres saat mengitari lubang hitam. Di bawah cengkeraman gaya
gravitasi masif lubang hitam, bintang-bintang biru bergerak sangat cepat: 3,6 juta
kilometer per jam atau 1.000 kilometer per detik. Mereka bergerak sangat
cepat, sehingga hanya membutuhkan waktu 40 detik untuk mengelilingi Bumi dan
enam menit untuk mencapai di Bulan. Bintang-bintang tercepat bahkan menyelesaikan satu
kali orbit mengitari lubang hitam dalam waktu 100 tahun.
Inti aktif Andromeda kemungkinan membentuk cakram
bintang serupa di masa lalu dan barangkali bisa terus membentuknya.
“Bintang-bintang biru dalam cakram berumur
pendek, sehingga dalam sejarah panjang 12 miliar tahun Andromeda, tidak mungkin
cakram berumur pendek seperti itu hanya muncul saat ini,” jelas Lauer. “Itu
sebabnya kami berpikir mekanisme yang membentuk cakram bintang ini mungkin juga membentuk cakram bintang lain di masa lalu dan akan terus membentuknya di masa depan. Namun kami masih belum mengetahui proses yang membentuk cakram
semacam itu dan masih menjadi teka-teki untuk dipecahkan.”
Para astronom mengakui ketajaman visi Hubble
yang mampu menemukan cakram bintang-bintang biru.
“Hanya Hubble yang memiliki resolusi dalam
cahaya biru untuk mengamati cakram bintang ini,” tutur salah satu anggota tim Richard Green dari National Optical
Astronomy Observatory di Tucson. “Ukurannya sangat kecil dan bentuknya sangat
berbeda daripada bintang-bintang merah di sekitarnya, sehingga kami dapat
menggunakannya untuk menyelidiki jantung Andromeda yang sangat dinamis.
Pengamatan ini dilakukan oleh anggota tim kami yang membangun STIS. Kami sengaja
merancang channel cahaya kasat mata yang
secara khusus mengukur cahaya bintang di dekat lubang hitam.”
Bukti Solid untuk Lubang Hitam Monster
Selain penemuan cakram bintang, para astronom
juga menggunakan Hubble untuk membuktikan bahwa Andromeda memiliki lubang hitam
pusat. Pada tahun 1988, dalam studi independen berbasis darat, John Kormendy, tim Alan Dressler dan Douglas Richstone menemukan pusat objek gelap di
Andromeda yang mereka yakini adalah lubang hitam supermasif. Inilah kasus
kuat pertama dari deteksi 40 lubang hitam yang diketahui saat itu, sebagian besar deteksi juga dibuat oleh Hubble. Namun, asumsi tersebut tidak boleh mengesampingkan alternatif lain meskipun peluangnya sangat kecil.
“Ada alasan kuat untuk meyakininya sebagai lubang hitam supermasif,” kata Kormendy. "Tapi klaim sepihak juga membutuhkan
bukti kuat. Kita harus yakin itu adalah lubang hitam, bukannya
gugus bintang gelap yang telah mati.”
Pengamatan STIS terhadap Andromeda begitu akurat, sehingga para astronom telah menghilangkan semua alternatif lain bagi objek
pusat nan gelap itu. Mereka juga menghitung massa lubang hitam, sekitar 140
juta massa Matahari, tiga kali lebih masif dari perkirakan sebelumnya.
Sejauh ini, gugus bintang gelap telah dikesampingkan
hanya di dua galaksi, NGC 4258 dan galaksi Bima Sakti kita. “Dua galaksi ini menyediakan bukti jelas terkait eksistensi lubang hitam,” tambah Kormendy. “Tetapi
keduanya adalah kasus khusus, NGC 4258 berisi cakram water masers yang kami amati dengan teleskop radio dan pusat
galaksi Bima Sakti kita sangat dekat sehingga kami dapat mengikuti orbit setiap
bintang. Andromeda adalah galaksi pertama yang semua penjelasan alternatif bisa
dikesampingkan.”
“Mempelajari lubang hitam selalu menjadi misi
utama Hubble,” kata Kormendy. “Tak diragukan lagi, inti Andromeda menampung lubang hitam supermasif. Inilah bagian penting dari warisan Hubble, yang mengarahkan kita untuk meyakini bahwa objek gelap yang terdeteksi di pusat galaksi lainnya
adalah lubang hitam.”
“Sekarang karena kita telah membuktikan kehadiran lubang hitam di tengah cakram bintang-bintang biru, lalu bagaimana
mereka bisa terbentuk begitu dekat dengan lubang hitam,”
tambah Bender. “Gas yang membentuk bintang harus mengitari lubang
hitam dengan begitu cepat, jadi pembentukan bintang di tempat yang ekstrem seperti
itu mustahil terjadi. Tetapi, faktanya bintang-bintang itu ada di sana.”
Inti Aktif Galaksi
 |
| Ilustrasi cincin bintang-bintang merah yang berusia lebih tua dan cakram bintang-bintang biru belia. Kredit: NASA, ESA, dan A. Feild (STScI) |
Lubang hitam dan cakram bintang bukan
satu-satunya karya arsitektur di inti Andromeda. Satu tim astronom yang
dipimpin oleh Lauer dan Faber yang menggunakan Hubble pada tahun 1993 juga menemukan gugus bintang ganda di pusat Andromeda. Penemuan yang cukup mengejutkan, karena kedua gugus bintang seharusnya bergabung menjadi satu
hanya dalam waktu beberapa ratus ribu tahun. Scott Tremaine dari Universitas
Princeton mengajukan solusi untuk keanehan tersebut, “nukleus ganda”
Andromeda sebenarnya adalah struktur cincin dari bintang-bintang merah yang
telah lanjut usia.
Cincin terlihat seperti dua gugus bintang
karena para astronom hanya melihat bintang-bintang di ujung yang berlawanan
dari cincin. Struktur cincin membentang seluas lima tahun cahaya dari
lubang hitam dan mengelilingi cakram bintang-bintang biru. Kemiringan sudut cakram
dan cincin sama apabila dilihat dari Bumi, menunjukkan bahwa mereka mungkin saling
terkait.
Meskipun para astronom dikejutkan oleh
penemuan cakram bintang-bintang biru yang mengitari lubang hitam supermasif,
namun mereka juga menjelaskan teka-teki arsitektur inti Andromeda mungkin cenderung umum.
“Dinamika di dalam inti galaksi tetangga kita
mungkin lebih umum daripada yang kita pikirkan,” pungkas Lauer. “Karena Bima
Sakti kita sendiri rupa-rupanya memiliki bintang-bintang yang usianya bahkan lebih
muda di dekat lubang hitam inti galaksi. Dan tidak mungkin hanya dua galaksi
raksasa terdekat dengan aktivitas aneh seperti itu. Jadi perilaku mereka bukanlah pengecualian, tetapi memang harus seperti itu adanya. Bahkan kami juga telah
menemukan galaksi lain yang memiliki nukleus ganda.”
Ditulis
oleh: Staf hubblesite.org
Komentar
Posting Komentar