Para astronom berhasil mengukur kecepatan putaran sebuah supermassive black hole atau lubang hitam supermasif, sebuah objek kosmik raksasa dengan gravitasi luar biasa yang bahkan cahaya tidak dapat lolos darinya. Lubang hitam ini terletak pada jarak yang sangat jauh, yaitu sekitar satu miliar tahun cahaya dari Bumi. Untuk memahami skala ini, satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun, yaitu sekitar 9,46 triliun kilometer. Jadi, lubang hitam ini berada di tempat yang sangat terpencil dalam luasnya alam semesta.
Penelitian ini memberikan wawasan baru tentang perilaku lubang hitam supermasif, yang biasanya berada di pusat galaksi dan memainkan peran penting dalam dinamika galaksi tersebut. Mengukur kecepatan putaran lubang hitam seperti ini bukanlah tugas yang mudah karena melibatkan observasi radiasi dan efek gravitasi dari jarak yang sangat jauh. Informasi ini membantu ilmuwan memahami bagaimana lubang hitam berinteraksi dengan materi di sekitarnya dan bagaimana mereka memengaruhi pembentukan bintang serta evolusi galaksi secara keseluruhan.
Penelitian terbaru telah menemukan metode inovatif untuk mengukur kecepatan putaran lubang hitam dengan menganalisis efeknya pada struktur ruang dan waktu di sekitarnya. Lubang hitam yang berputar menciptakan distorsi yang dikenal sebagai kerangka ruang-waktu, di mana gravitasi kuatnya memutar ruang dan waktu di sekitarnya seperti pusaran air. Dengan mempelajari distorsi ini, para ilmuwan dapat mengungkap seberapa cepat lubang hitam tersebut berputar pada porosnya.
Tim peneliti yang dipimpin oleh ahli astrofisika Dheeraj Pasham dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) mengungkapkan bahwa putaran lubang hitam ini terbentuk dari interaksi dengan piringan akresi—sebuah piringan besar yang terdiri dari gas dan material bintang yang berputar mengelilingi lubang hitam. Saat material ini mendekati lubang hitam, gravitasi ekstrem menariknya dengan kecepatan luar biasa, menyebabkan piringan tersebut bergoyang dan memutar. Gerakan ini memberikan informasi berharga tentang dinamika lubang hitam, termasuk kecepatan putarannya.
Metode ini memberikan wawasan baru tentang bagaimana lubang hitam supermasif berinteraksi dengan materi di sekitarnya. Kecepatan putaran ini juga memengaruhi bagaimana energi dilepaskan oleh lubang hitam, seperti dalam bentuk jet partikel berenergi tinggi yang dapat memengaruhi lingkungan galaksi tempat lubang hitam tersebut berada. Penemuan ini membawa kita selangkah lebih dekat untuk memahami sifat dasar lubang hitam dan peran penting mereka dalam membentuk alam semesta.
Untuk pertama kalinya, para ilmuwan berhasil menghitung kecepatan putaran sebuah black hole supermasif dengan mengamati gerakan unik dari cakram akresi yang mengelilinginya. Cakram akresi adalah piringan materi, seperti gas dan puing-puing bintang, yang tertarik oleh gravitasi luar biasa kuat dari lubang hitam. Materi ini berputar dengan kecepatan sangat tinggi sambil memanas hingga suhu ekstrem, menyebabkan piringan tersebut mengeluarkan radiasi dan, dalam kasus tertentu, menunjukkan pola gerakan bergoyang.
Melalui pengamatan ini, para ilmuwan dapat mengukur seberapa cepat lubang hitam berputar pada porosnya, menjawab salah satu pertanyaan besar tentang sifat objek paling misterius di alam semesta. Black hole, yang dikenal sebagai objek paling padat, memiliki gravitasi begitu kuat sehingga bahkan cahaya tidak bisa melarikan diri darinya. Mengetahui kecepatan putarannya membuka wawasan baru tentang bagaimana mereka terbentuk, berevolusi, dan memengaruhi lingkungan galaksi mereka.
Penemuan ini juga membantu menjelaskan interaksi antara lubang hitam dan materi di sekitarnya, termasuk bagaimana energi dilepaskan dalam bentuk jet relativistik—aliran partikel berenergi tinggi yang sering kali dipancarkan dari sekitar lubang hitam. Keberhasilan menghitung kecepatan ini memberikan alat baru bagi para ilmuwan untuk mempelajari salah satu fenomena paling aneh dan luar biasa di alam semesta.
Kecepatan Putaran Black Hole
Menurut analisis yang dikutip dari Sciencealert pada Kamis (5/12/2024), kecepatan putar black hole supermasif yang diteliti ternyata kurang dari 25% kecepatan cahaya. Dalam skala astronomi, kecepatan ini dianggap cukup lambat untuk ukuran lubang hitam, mengingat beberapa lubang hitam dapat berputar mendekati kecepatan cahaya, yaitu sekitar 300.000 kilometer per detik.
Penemuan ini memberikan wawasan penting tentang bagaimana lubang hitam berputar, sebuah fenomena yang sangat memengaruhi lingkungan di sekitarnya. Putaran lubang hitam tidak hanya memengaruhi cara mereka menarik materi ke cakram akresi, tetapi juga memengaruhi seberapa banyak energi yang dilepaskan melalui jet relativistik, yaitu pancaran partikel berenergi tinggi yang sering kali terlihat pada lubang hitam aktif.
Ahli astrofisika Dheeraj Pasham dari MIT menjelaskan bahwa dengan menggunakan metode baru ini untuk mempelajari lebih banyak lubang hitam dalam beberapa tahun mendatang, para astronom akan dapat membuat peta distribusi kecepatan putaran lubang hitam di seluruh alam semesta. Ini akan membantu menjawab salah satu pertanyaan besar dalam kosmologi: bagaimana lubang hitam berevolusi seiring waktu?
Data seperti ini dapat memberikan petunjuk tentang proses pembentukan lubang hitam, hubungan mereka dengan galaksi tempat mereka berada, dan bagaimana interaksi mereka dengan materi sekitarnya memengaruhi evolusi galaksi itu sendiri. Dengan kata lain, mempelajari kecepatan putaran lubang hitam adalah kunci untuk memahami peran mereka dalam membentuk alam semesta sebagaimana yang kita kenal hari ini.
Sekilas tentang Black Hole Supermasif
Lubang hitam supermasif adalah salah satu objek paling besar dan misterius di alam semesta yang terletak di pusat galaksi, termasuk galaksi kita, Bima Sakti. Lubang hitam ini memiliki massa yang sangat besar, berkisar dari jutaan hingga miliaran kali massa Matahari, menjadikannya objek dengan gravitasi yang luar biasa kuat.
Keberadaan lubang hitam supermasif tidak hanya menarik perhatian karena ukurannya yang fantastis, tetapi juga karena perannya yang sangat penting dalam menjaga struktur galaksi. Gravitasi yang dihasilkan oleh lubang hitam ini bertindak sebagai “lem kosmik” yang menyatukan dan menjaga galaksi tetap utuh. Bintang, gas, debu, dan materi lain di galaksi semuanya bergerak dalam pengaruh gravitasi dari lubang hitam supermasif di pusatnya.
Selain itu, lubang hitam supermasif memiliki dampak besar pada evolusi galaksi dan alam semesta secara keseluruhan. Mereka memengaruhi pembentukan bintang baru, distribusi gas antar bintang, dan bahkan aliran energi melalui galaksi. Dalam beberapa kasus, lubang hitam supermasif memancarkan jet relativistik, yaitu pancaran partikel berenergi tinggi yang dapat memengaruhi lingkungan galaksi dalam radius yang sangat luas.
Studi tentang lubang hitam supermasif membantu para ilmuwan memahami bagaimana galaksi terbentuk, berkembang, dan saling berinteraksi di alam semesta. Mereka juga menjadi kunci untuk menjawab pertanyaan mendasar tentang asal-usul dan struktur alam semesta kita. Dengan segala keunikannya, lubang hitam supermasif bukan hanya objek yang mengintimidasi, tetapi juga fenomena yang membuka wawasan baru tentang sifat alam semesta.
Lubang hitam supermasif memiliki perilaku yang sulit diprediksi. Kadang-kadang, mereka sangat aktif, memancarkan semburan cahaya yang luar biasa terang, seperti jet relativistik, yang merupakan salah satu fenomena paling terang di alam semesta. Di waktu lain, mereka bisa diam tanpa aktivitas signifikan.
Kepadatan lubang hitam ini begitu tinggi sehingga gravitasi yang dihasilkan sangat kuat. Untuk dapat meloloskan diri dari cengkeraman gravitasinya, sebuah objek harus memiliki kecepatan lebih tinggi dari kecepatan cahaya, yang secara teori mustahil. Itulah sebabnya bahkan cahaya pun tidak bisa melarikan diri dari lubang hitam, menjadikannya objek yang benar-benar gelap dan misterius.
Menurut laporan dari Live Science, lubang hitam supermasif tidak hanya memiliki gravitasi yang sangat kuat tetapi juga efek dramatis pada ruang-waktu di sekitarnya saat mereka berputar. Ketika lubang hitam ini berputar, mereka menyeret ruang-waktu, yaitu konsep kesatuan empat dimensi yang menyatukan tiga dimensi ruang dan satu dimensi waktu, seolah-olah ruang-waktu itu adalah kain yang terpelintir. Fenomena ini dikenal sebagai “Lense-Thirring effect” atau “frame-dragging“.
Efek frame-dragging ini berarti bahwa di sekitar lubang hitam supermasif yang berputar, tidak ada yang benar-benar diam. Segala sesuatu, termasuk materi, energi, dan bahkan ruang-waktu itu sendiri, dipaksa untuk bergerak mengikuti putaran lubang hitam. Perilaku ini menciptakan distorsi yang dapat diamati dalam struktur ruang-waktu di sekitar lubang hitam.
Efek frame-dragging juga berdampak pada cakram akresi, yaitu piringan materi panas yang mengorbit di sekitar lubang hitam. Materi dalam cakram ini sering kali berasal dari bintang yang terkoyak oleh gravitasi lubang hitam. Saat materi tersebut mendekati lubang hitam, frame-dragging menyebabkan “goyangan” jangka pendek, yang terlihat sebagai fluktuasi dalam pola gerakan materi di cakram. Goyangan ini memberikan wawasan penting tentang interaksi antara lubang hitam dan materi di sekitarnya, membantu ilmuwan memahami lebih dalam tentang perilaku ekstrem lubang hitam supermasif.
Penemuan seperti ini adalah bukti langsung dari teori relativitas umum Einstein, yang memprediksi bahwa objek masif seperti lubang hitam dapat melengkungkan dan menyeret ruang-waktu. Studi tentang frame-dragging tidak hanya memperkuat pemahaman kita tentang fisika gravitasi, tetapi juga membuka pintu bagi eksplorasi lebih dalam tentang sifat dasar alam semesta.
REFERENSI:
Padovani, P dkk. 2024. High-energy neutrinos from the vicinity of the supermassive black hole in NGC 1068. Nature Astronomy volume 8, pages 1077–1087
Pasham, Dheeraj dkk. 2024. Lense–Thirring precession after a supermassive black hole disrupts a star. Nature volume 630, pages 325–328
