Para astronom telah menemukan apa yang mungkin merupakan lubang hitam terberat yang pernah diukur secara langsung.
Terletak di pusat galaksi yang berjarak hampir enam miliar tahun cahaya, monster kosmik ultramasif ini diperkirakan memiliki berat 36 miliar kali massa Matahari kita, dikutip dari earth.com.
Penemuan ini dilakukan di latar depan galaksi sistem lensa gravitasi langka yang dikenal sebagai Cosmic Horseshoe, yang pertama kali diidentifikasi pada tahun 2007.
Penelitian baru ini, yang dipimpin oleh Carlos R. Melo-Carneiro dari Institut Fisika di Universitas Federal Rio Grande do Sul, menggunakan kombinasi pemodelan lensa gravitasi dan dinamika bintang terperinci untuk menentukan lubang hitam ultramasif (UMBH) yang bersembunyi di pusat galaksi lensa.
Apa Itu Cosmic Horseshoe?
Cosmic Horseshoe adalah contoh lensa gravitasi yang hampir sempurna: sebuah fenomena di mana gravitasi galaksi latar depan yang masif membelokkan cahaya galaksi latar belakang.
Dalam kasus ini, galaksi latar belakang tampak sebagai busur bercahaya yang mengelilingi galaksi lensa, membentuk apa yang disebut Cincin Einstein.
Galaksi lensa, yang diberi nama LRG 3-757, adalah apa yang disebut para astronom sebagai galaksi merah bercahaya.
Ini adalah galaksi elips raksasa yang bersinar terang dalam cahaya inframerah dan mengandung sangat sedikit pembentukan bintang.
LRG 3-757 tidak hanya besar, sekitar 100 kali lebih masif dari Bima Sakti, tetapi kini juga diketahui menjadi rumah bagi salah satu lubang hitam terbesar yang pernah diukur.
Mengukur Lubang Hitam Ultramasif
Lubang hitam, terutama yang terbesar, sangat sulit diukur.
Para peneliti biasanya mengandalkan gerakan bintang dan gas di dekatnya untuk memperkirakan berapa banyak massa yang harus ada untuk memperhitungkan kecepatannya.
Namun pada jarak yang sangat jauh seperti ini, lebih dari lima miliar tahun cahaya jauhnya, pengamatan langsung menjadi tantangan tersendiri.
Melo-Carneiro dan timnya mengambil pendekatan yang berbeda.
Mereka menggunakan data terperinci dari instrumen Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) pada Very Large Telescope, yang dipasangkan dengan gambar beresolusi tinggi dari Teleskop Luar Angkasa Hubble, untuk membuat model gabungan massa galaksi.
Inovasi utamanya adalah menggabungkan distorsi lensa gravitasi pada cahaya latar dan gerakan bintang di dalam galaksi lensa itu sendiri.
Hasilnya adalah estimasi massa lubang hitam pusat yang akurat, dengan berat yang mencengangkan, yakni 36 miliar massa matahari.
Melampaui Apa yang Dianggap Mungkin
Para astronom telah lama mengetahui bahwa lubang hitam supermasif terletak di pusat sebagian besar galaksi terbesar.
Massanya cenderung mengikuti tren yang dapat diprediksi berdasarkan kecepatan pergerakan bintang di pusat galaksi, sebuah hubungan yang disebut relasi MBH–σe, di mana σe merupakan pemencaran (dispersi) kecepatan bintang yang efektif.
Namun, lubang hitam di LRG 3-757 tidak mengikuti aturan ini.
Massa lubang hitam ini sekitar 1,5 deviasi standar di atas apa yang diprediksi oleh hubungan MBH–σe, berdasarkan dispersi kecepatan 366 km/s.
Itu adalah fakta yang signifikan. Ini menunjukkan sesuatu yang tidak biasa terjadi di masa lalu galaksi atau masih terjadi sekarang.
Mengapa Lubang Hitam Ultramasif Ini Begitu Besar?
Beberapa teori mungkin menjelaskan deviasi ini.
Salah satu kemungkinannya adalah bahwa LRG 3-757 mengalami sejarah penggabungan yang dramatis.
Selama peristiwa tersebut, lubang hitam pusat dari setiap galaksi dapat bergabung, sementara interaksi gravitasi melemparkan bintang-bintang di dekatnya ke luar, sebuah proses yang dikenal sebagai pengikisan.
Hal ini dapat meningkatkan massa lubang hitam tanpa meningkatkan kecepatan bintang rata-rata.
Penjelasan lain adalah umpan balik AGN, ketika lubang hitam yang aktif memompa energi ke sekelilingnya, mengganggu pembentukan bintang dan mengubah struktur internal galaksi.
Ada juga kemungkinan bahwa lubang hitam ini adalah sisa fosil quasar kuno, yaitu lubang hitam alam semesta awal yang tumbuh cepat dengan mengonsumsi sejumlah besar materi.
Dalam skenario ini, LRG 3-757 dulunya bisa jadi jauh lebih aktif, dengan lubang hitam yang bertambah massanya jauh lebih cepat daripada bintang-bintang di sekitarnya yang dapat berevolusi.
Lubang Hitam Ultramasif yang Menyimpang
Studi ini menambah daftar lubang hitam ultramasif yang menyimpang dari hukum skala lubang hitam galaksi.
Namun, yang membuat temuan ini istimewa adalah jaraknya.
Kita melihat Cosmic Horseshoe seperti yang terjadi lebih dari empat miliar tahun yang lalu.
Itu menempatkannya secara signifikan lebih awal dalam garis waktu alam semesta daripada sebagian besar pengukuran massa langsung lubang hitam supermasif (SMBH).
Itu juga salah satu lubang hitam paling masif yang pernah diukur secara langsung.
Peralatan Baru Akan Segera Bergabung dalam Perburuan
Dengan teleskop seperti Euclid yang sudah memindai langit, para peneliti berharap dapat menemukan ratusan ribu gravitasi lensa baru dalam lima tahun ke depan.
Banyak di antaranya mungkin menampung galaksi-galaksi yang sama besarnya, dengan lubang hitam tersembunyi yang menantang pemahaman kita tentang evolusi galaksi.
Dengan alat-alat yang akan datang seperti Extremely Large Telescope (ELT), para ilmuwan akan dapat mengukur dinamika bintang dengan presisi yang jauh lebih tinggi, bahkan di galaksi yang berjarak miliaran tahun cahaya.
“Era penemuan baru ini menjanjikan untuk memperdalam pemahaman kita tentang evolusi galaksi dan interaksi antara komponen baryonik dan materi gelap,” para penulis menyimpulkan dalam makalah mereka.
Studi ini dipublikasikan dalam jurnal daring Arxiv. [BP]
