Bagaimana Caranya Astronom Mengungkap Gambar Lubang Hitam di Galaksi Kita
DARILAUT.ID | 15/05/2022 11:54
Bagaimana Caranya Astronom Mengungkap Gambar Lubang Hitam di Galaksi Kita
Ilmuwan menemukan sebuah galaksi, Galaxy SDSS J1354 1327, dengan lubang hitam supermasif yang memuntahkan materi dua kali. Kredit: NASA, ESA, J. Comerford (University of Colorado Boulder)

Darilaut – Para astronom mengungkapkan gambar pertama lubang hitam di jantung galaksi kita. Namun bagaimana caranya ilmuwan mendapatkan gambar tersebut?

Pada Kamis (12/5), pada konferensi pers serentak di seluruh dunia, termasuk di markas European Southern Observatory (ESO) di Jerman, para astronom telah mengungkap gambar pertama lubang hitam supermasif di pusat galaksi Bimasakti kita.

Hasil ini memberikan banyak bukti bahwa objek tersebut memang lubang hitam dan memberikan petunjuk berharga tentang cara kerja raksasa tersebut, yang dianggap berada di pusat sebagian besar galaksi.

Dalam keterangan pers ESO, Eso.org, gambar tersebut diproduksi oleh tim peneliti global yang disebut Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, menggunakan pengamatan dari jaringan teleskop radio di seluruh dunia.

Gambar tersebut adalah tampilan yang telah lama ditunggu-tunggu pada objek besar yang berada di pusat galaksi kita.

Para ilmuwan sebelumnya telah melihat bintang-bintang mengorbit di sekitar sesuatu yang tidak terlihat, kompak, dan sangat masif di pusat Bimasakti (galaksi tempat bumi berada yang tampak seperti lajur cahaya di langit).

Objek ini disebut dan — dikenal sebagai Sagitarius A* (Sgr A, diucapkan “sadge-ay-star“). Ini  lubang hitam dan gambar memberikan bukti visual langsung pertama kalinya.

Meskipun kita tidak dapat melihat lubang hitam itu sendiri, karena itu benar-benar gelap, gas bercahaya di sekitarnya mengungkapkan sebuah tanda: wilayah tengah yang gelap (disebut bayangan) yang dikelilingi oleh struktur seperti cincin yang terang.

Pandangan baru menangkap cahaya yang ditekuk oleh gravitasi kuat dari lubang hitam, yang empat juta kali lebih besar dari Matahari.

“Kami tercengang dengan seberapa baik ukuran cincin itu sesuai dengan prediksi dari Teori Relativitas Umum Einstein, ” kata Ilmuwan Proyek EHT, Geoffrey Bower, dari Institut Astronomi dan Astrofisika, Academia Sinica, Taipei.

Pemahaman tentang apa yang terjadi di pusat galaksi kita, menawarkan wawasan baru tentang bagaimana lubang hitam raksasa ini berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya. Hasil tim EHT diterbitkan hari ini dalam edisi khusus The Astrophysical Journal Letters.

Karena lubang hitam berjarak sekitar 27.000 tahun cahaya dari Bumi, bagi kita tampaknya memiliki ukuran yang hampir sama di langit dengan ukuran donat di Bulan. Untuk memotretnya, tim menciptakan EHT yang kuat, yang menghubungkan delapan observatorium radio yang ada di seluruh planet untuk membentuk satu teleskop virtual “seukuran Bumi”.

EHT mengamati Sgr A pada beberapa malam di tahun 2017, mengumpulkan data selama berjam-jam berturut-turut, mirip dengan menggunakan waktu pencahayaan yang lama pada kamera.

Selain fasilitas lain, jaringan observatorium radio EHT mencakup Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array (ALMA) dan Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) di Gurun Atacama di Chili, yang dimiliki dan dioperasikan bersama oleh ESO atas nama negara anggotanya di Eropa.

Eropa juga berkontribusi pada pengamatan EHT dengan observatorium radio lainnya — teleskop IRAM 30 meter di Spanyol dan, sejak 2018, Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) di Prancis — serta superkomputer untuk menggabungkan data EHT yang diselenggarakan oleh Max Planck Institut Astronomi Radio di Jerman.

Selain itu, Eropa berkontribusi dengan pendanaan untuk proyek konsorsium EHT melalui hibah oleh Dewan Riset Eropa dan oleh Max Planck Society di Jerman.

“Sangat menyenangkan bagi ESO untuk memainkan peran penting dalam mengungkap misteri lubang hitam, dan khususnya Sgr A, selama bertahun-tahun, ” komentar Direktur Jenderal ESO Xavier Barcons.

“ESO tidak hanya berkontribusi pada pengamatan EHT melalui fasilitas ALMA dan APEX tetapi juga memungkinkan, dengan observatorium lainnya di Chili, beberapa pengamatan terobosan sebelumnya dari pusat Galaksi.”

Pencapaian EHT mengikuti rilis kolaborasi 2019 dari gambar pertama lubang hitam, yang disebut M87, di pusat galaksi Messier 87 yang lebih jauh.

Kedua lubang hitam terlihat sangat mirip, meskipun lubang hitam galaksi kita lebih dari seribu kali lebih kecil dan kurang masif dari M87.

“Kami memiliki dua jenis galaksi yang sama sekali berbeda dan dua massa lubang hitam yang sangat berbeda, tetapi dekat dengan tepi lubang hitam ini mereka terlihat sangat mirip,” kata Sera Markoff, Ketua Bersama Dewan Sains EHT dan profesor astrofisika teoretis di Universitas Amsterdam, Belanda.

“Ini memberitahu kita bahwa Relativitas Umum mengatur objek-objek ini dari dekat, dan setiap perbedaan yang kita lihat lebih jauh pasti disebabkan oleh perbedaan materi yang mengelilingi lubang hitam.” Pencapaian ini jauh lebih sulit daripada untuk M87, meskipun Sgr A* jauh lebih dekat dengan kita.

Ilmuwan EHT Chi-kwan (‘CK’) Chan, dari Steward Observatory and Department of Astronomy dan Data Science Institute di University of Arizona, AS, menjelaskan, “Gas di sekitar lubang hitam bergerak dengan kecepatan yang sama —hampir secepat cahaya— di sekitar Sgr A* dan M87.”

“Tetapi di mana gas membutuhkan waktu berhari-hari hingga berminggu-minggu untuk mengorbit M87 yang lebih besar, di Sgr A* yang jauh lebih kecil, menyelesaikan orbit hanya dalam beberapa menit. Ini berarti kecerahan dan pola gas di sekitar Sgr A* berubah dengan cepat saat EHT Collaboration mengamatinya — seperti mencoba mengambil gambar yang jelas dari anak anjing yang mengejar ekornya dengan cepat.”

Para peneliti harus mengembangkan alat baru yang canggih yang memperhitungkan pergerakan gas di sekitar Sgr A*. Sementara M87 adalah target yang lebih mudah dan stabil, dengan hampir semua gambar terlihat sama, tidak demikian halnya dengan Sgr A*.

Gambar lubang hitam Sgr A* adalah rata-rata dari berbagai gambar yang diekstraksi oleh tim, akhirnya mengungkapkan raksasa yang bersembunyi di pusat galaksi kita untuk pertama kalinya.

Upaya ini dimungkinkan melalui kecerdikan lebih dari 300 peneliti dari 80 lembaga di seluruh dunia yang bersama-sama membentuk Kolaborasi EHT.

Selain mengembangkan alat kompleks untuk mengatasi tantangan pencitraan Sgr A*, tim bekerja keras selama lima tahun, menggunakan superkomputer untuk menggabungkan dan menganalisis data mereka, sambil menyusun perpustakaan simulasi lubang hitam yang belum pernah ada sebelumnya untuk dibandingkan dengan pengamatan.

Para ilmuwan sangat bersemangat untuk akhirnya memiliki gambar dua lubang hitam dengan ukuran yang sangat berbeda, yang menawarkan kesempatan untuk memahami bagaimana mereka membandingkan dan kontras.

Mereka juga mulai menggunakan data baru untuk menguji teori dan model tentang bagaimana gas berperilaku di sekitar lubang hitam supermasif. Proses ini belum sepenuhnya dipahami tetapi diperkirakan memainkan peran kunci dalam membentuk pembentukan dan evolusi galaksi. 

“Sekarang kita dapat mempelajari perbedaan antara dua lubang hitam supermasif ini untuk mendapatkan petunjuk baru yang berharga tentang bagaimana proses penting ini bekerja,” kata ilmuwan EHT Keiichi Asada dari Institut Astronomi dan Astrofisika, Academia Sinica, Taipei.

“Kami memiliki gambar untuk dua lubang hitam — satu di ujung besar dan satu di ujung kecil lubang hitam supermasif di Semesta — sehingga kami dapat melangkah lebih jauh dalam menguji bagaimana gravitasi berperilaku di lingkungan ekstrem ini daripada sebelumnya.”

Kampanye observasi besar-besaran pada Maret 2022 mencakup lebih banyak teleskop daripada sebelumnya. Perluasan jaringan EHT yang sedang berlangsung dan peningkatan teknologi yang signifikan akan memungkinkan para ilmuwan untuk berbagi gambar yang lebih mengesankan, serta film lubang hitam dalam waktu dekat.

 

darilaut.id


BERITA TERKAIT