Lubang hitam adalah salah satu objek paling misterius di alam semesta. Lubang hitam merupakan wilayah di ruang angkasa dengan gravitasi begitu kuat sehingga tidak ada yang bisa melarikan diri, bahkan cahaya sekalipun. Pada tahun 2019, dunia sains dikejutkan dengan foto pertama lubang hitam yang diambil oleh Event Horizon Telescope (EHT). Lubang hitam supermasif ini terletak di pusat galaksi M87, yang berada di konstelasi Virgo, sekitar 55 juta tahun cahaya dari Bumi.
Baru-baru ini, M87 kembali menarik perhatian para ilmuwan dengan munculnya kilatan sinar gamma berenergi sangat tinggi, yang dikenal sebagai flare sinar gamma, membuka wawasan baru tentang bagaimana partikel di sekitar lubang hitam bisa mendapatkan energi yang luar biasa besar.
Flare merupakan peristiwa pelepasan energi mendadak dari lubang hitam yang menyebabkan emisi sinar gamma—bentuk energi elektromagnetik dengan energi tertinggi di alam semesta. Fenomena ini menawarkan peluang unik untuk memahami lebih dalam bagaimana partikel dipercepat di sekitar lubang hitam dan bagaimana jet relativistik yang kuat terbentuk.
Apa Itu Flare Sinar Gamma?
Sinar gamma merupakan bentuk radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang terpendek dan energi tertinggi. Sinar ini dihasilkan oleh fenomena astrofisika paling ekstrem di alam semesta, seperti ledakan supernova, tabrakan bintang neutron, dan aktivitas di sekitar lubang hitam supermasif seperti M87.
Flare sinar gamma merupakan peristiwa pelepasan energi mendadak dari lubang hitam yang terjadi ketika partikel bermuatan, seperti elektron dan positron, dipercepat hingga mencapai tingkat energi yang sangat tinggi. Dalam kasus M87, flare ini mencapai energi hingga beberapa teraelectronvolt (TeV), yang berarti foton yang dilepaskan memiliki energi miliaran kali lebih besar dibandingkan dengan cahaya tampak yang kita lihat dengan mata telanjang.
Bagaimana Kilatan Ini Terjadi?
Flare sinar gamma di lubang hitam M87 terjadi di wilayah yang disebut cakram akresi, yaitu piringan materi yang berputar mengelilingi lubang hitam sebelum akhirnya tersedot ke dalamnya. Saat materi dalam cakram akresi bergerak semakin dekat ke lubang hitam, energi gravitasinya diubah menjadi panas dan radiasi, menghasilkan kilatan energi tinggi dalam bentuk sinar gamma.
Para ilmuwan percaya bahwa kilatan ini berasal dari “jet relativistik,” yaitu aliran partikel berenergi tinggi yang ditembakkan dari kutub lubang hitam dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Jet ini dipercepat oleh medan magnet yang sangat kuat di sekitar cakrawala peristiwa lubang hitam—batas di mana tidak ada cahaya atau materi yang bisa melarikan diri.
Berdasarkan data dari berbagai observatorium, flare sinar gamma yang terjadi di M87 berlangsung selama tiga hari, dan diduga berasal dari wilayah yang tidak lebih dari tiga hari cahaya lebarnya—sekitar 15 miliar mil.
Teknologi yang Digunakan untuk Mempelajari Flare Sinar Gamma
Fenomena seperti flare sinar gamma di M87 tidak dapat diamati dengan mata telanjang, karena sinar gamma tidak dapat menembus atmosfer Bumi. Untuk menangkapnya, para astronom menggunakan berbagai instrumen canggih yang berbasis di Bumi maupun di luar angkasa. Beberapa instrumen yang berperan penting dalam penelitian ini meliputi:
- Event Horizon Telescope (EHT):
Menggunakan jaringan teleskop radio di seluruh dunia untuk menangkap citra resolusi tinggi dari area sekitar lubang hitam, memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati struktur jet dengan lebih rinci. - VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System):
Sistem teleskop berbasis darat yang berlokasi di Arizona, digunakan untuk mendeteksi radiasi sinar gamma yang berinteraksi dengan atmosfer Bumi. - H.E.S.S. dan MAGIC:
Dua sistem teleskop atmosfer Cherenkov yang berfungsi mendeteksi partikel sekunder yang dihasilkan saat sinar gamma berinteraksi dengan atmosfer Bumi. - NASA’s Fermi-LAT (Large Area Telescope):
Teleskop luar angkasa yang mengamati sinar gamma di berbagai spektrum energi dari luar atmosfer Bumi. - Hubble Space Telescope dan Chandra X-ray Observatory:
Kedua teleskop ini digunakan untuk memantau aktivitas lubang hitam di panjang gelombang optik dan sinar-X, memberikan wawasan tentang aktivitas akresi di sekitar M87.
Penggabungan data dari berbagai instrumen ini memungkinkan para ilmuwan untuk memahami sumber dan sifat flare sinar gamma dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Implikasi Penemuan Ini dalam Astrofisika
Flare sinar gamma dari M87 memberikan wawasan berharga dalam berbagai aspek astrofisika, termasuk:
- Pemahaman tentang mekanisme jet relativistik:
Bagaimana medan magnet dapat mempercepat partikel ke kecepatan mendekati cahaya. - Petunjuk tentang asal usul sinar kosmik:
Kilatan sinar gamma seperti ini mungkin berhubungan dengan partikel energi tinggi yang mencapai Bumi. - Pengujian teori relativitas umum Einstein:
Data dari flare ini memungkinkan ilmuwan menguji bagaimana gravitasi ekstrim memengaruhi radiasi di dekat lubang hitam.
Penemuan ini juga dapat membantu dalam pencarian sumber radiasi kosmik lainnya, seperti neutrino dan gelombang gravitasi, yang memiliki hubungan erat dengan aktivitas lubang hitam.
Baca juga : Batas Kecepatan di Alam Semesta: Black Hole Berputar Cepat, tapi Tidak Lebih Cepat dari Cahaya
Tantangan yang Masih Harus Dihadapi
Meskipun penelitian ini telah memberikan banyak wawasan, masih banyak pertanyaan yang belum terjawab. Beberapa tantangan yang dihadapi para ilmuwan meliputi:
- Lokasi pasti flare:
Apakah kilatan sinar gamma ini terjadi sangat dekat dengan cakrawala peristiwa atau di sepanjang jet saat bergerak menjauh? - Mekanisme akselerasi partikel:
Apakah partikel dipercepat oleh gelombang kejut atau oleh rekoneksi magnetik di dekat lubang hitam? - Variabilitas jet relativistik:
Perubahan arah dan bentuk jet dalam waktu yang relatif singkat masih menjadi misteri yang perlu dijelaskan.
Para ilmuwan berharap bahwa penelitian lebih lanjut menggunakan teleskop yang lebih canggih di masa depan, seperti James Webb Space Telescope (JWST) dan teleskop radio generasi berikutnya seperti Square Kilometer Array (SKA), akan membantu mengungkap misteri lebih dalam tentang flare sinar gamma ini.
Kesimpulan
Flare sinar gamma dari lubang hitam M87 merupakan pengingat betapa dinamis dan misteriusnya alam semesta kita. Fenomena ini memberikan kesempatan langka untuk menyelidiki salah satu lingkungan paling ekstrem yang pernah diamati manusia. Dengan teknologi yang terus berkembang, kita dapat berharap untuk memahami lebih baik sifat lubang hitam, mekanisme jet relativistik, dan dampaknya terhadap galaksi di sekitarnya.
Lubang hitam tidak hanya merupakan objek yang menelan segala sesuatu yang mendekatinya, tetapi juga merupakan pusat aktivitas energi luar biasa yang dapat membantu kita memahami prinsip-prinsip dasar fisika alam semesta.
Penelitian yang berkelanjutan tentang M87 diharapkan dapat mengungkap lebih banyak rahasia tentang bagaimana lubang hitam memengaruhi galaksi di sekitarnya dan mungkin bahkan seluruh struktur alam semesta.
Referensi:
[1] https://newsroom.ucla.edu/releases/astrophysicists-capture-huge-gamma-ray-flare-supermassive-black-hole-m87, diakses pada 27 Januari 2025.
[2] J. C. Algaba et al. Broadband multi-wavelength properties of M87 during the 2018 EHT campaign including a very high energy flaring episode. Astronomy & Astrophysics, 2024; 692: A140 DOI: 10.1051/0004-6361/202450497
