“Pusat sebuah galaksi adalah laboratorium yang unik, dimana kita dapat mempelajari proses-proses fundamental dari gravitrasi kuat, dinamika dan formasi bintang yang kesemuanya itu memiliki relevansi dengan semua inti galaksi, dengan detail yang tidak mungkin diperoleh diluar galaksi kita,” jelas Reinhard Genzel, pimpinan tim dari Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics di Garching dekat Munich, Jerman.

Debu antarbintang yang mengisi galaksi telah menghalangi pandangan langsung kita ke daerah pusat galaksi dalam cahaya tampak. Karena itu, para astronom menggunakan gelombang inframerah yang dapat menembus kabut debu untuk dapat mempelajari daerah tersebut. Walaupun upaya ini merupakan sebuah tantangan teknologi, namun hasilnya cukup sepadan. “Pusat galaksi menyimpan lubang hitam supermasif terdekat yang diketahui. Karena itu, menjadi tempat terbaik untuk mempelajari lubang hitam secara detail.” Demikian menurut Stefan Gillessen, penulis utama paper yang memuat hasil penelitian ini.

Kelompok tersebut menggunakan bintang-bintang di pusat galaksi sebagai “partikel percobaan” (test particles) dengan mengamati bagaimana mereka bergerak di sekeliling Sagittarius A*. Seperti halnya gerak jatuh dedaunan di udara dingin yang mengungkap aliran udara yang kompleks, bintang di pusat menunjukkan gaya-gaya yang berhubungan yang bekerja di inti galaksi. Observasi ini dapat digunakan untuk menyimpulkan properti lubang hitam itu sendiri, seperti massa dan jaraknya. Studi ini juga menunjukkan bahwa setidaknya 96% dari massa yang dirasakan oleh bintang-bintang tersebut berasal dari lubang hitam. Dengan demikian, hanya tersisa sedikit ruang untuk materi gelap lainnya.

“Tidak diragukan lagi, aspek paling spektakuler dari studi jangka panjang kami adalah memberikan apa yang sekarang dianggap sebagai bukti empiris terbaik bahwa lubang hitam supermasif memang betul-betul ada. Bintang-bintang yang mengorbit pusat galaksi menunjukkan bahwa konsentrasi pusat massa sebesar empat juta kali massa matahari pastilah sebuah lubang hitam,” jelas Genzel. Observasi ini memungkinkan para astronom untuk menentukan jarak kita dari pusat galaksi dengan presisi tinggi, yang kini terukur sebesar 27.000 tahun cahaya.

Diperlukan studi selama bertahun-tahun untuk membangun gambaran dari jantung Bima Sakti dan mengkalkulasi orbit dari bintang-bintang secara individual. Tidak kurang dari 16 tahun kerja penuh dedikasi untuk mencapai penemuan ini. Dimulai dari observasi tahun 1992 dengan kamera SHARP yang dipasang pada perangkat New Technology Telescope berdiameter 3,5 meter milik European Space Observatory (ESO) di observatorium La Silla, Chile. Observasi lanjutan dilakukan sejak 2002 menggunakan dua instrumen yang dipasang pada Very Large Telescope (VLT) berdiameter 8,2 meter, juga milik ESO. Total 50 malam observasi dengan teleskop ESO dalam kurun waktu lebih dari 16 tahun telah dihabiskan untuk penemuan ini.

Hasil kerja mereka meningkatkan akurasi saat mana para astronom dapat mengukur posisi dari bintang dengan faktor enam, dibandingkan dengan studi-studi sebelumnya. Presisi final yang dapat dicapai adalah 300 mikrodetikbusur, ekuivalent dengan melihat sekeping koin satu euro dari jarak sekitar 10.000 km.

Untuk pertama kalinya bintang-bintang yang telah diketahui orbitnya mencapai jumlah yang cukup besar untuk dapat memperlihatkan sifat-sifat umumnya. “Bintang-bintang di sekitar pusat galaksi memiliki orbit acak, mirip seperti sekawanan lebah,” terang Gillessen. “Namun demikian, sejauh ini 6 diantara 28 bintang diketahui mengorbit lubang hitam dalam sebuah cakram. Dari segi ini, studi ini juga mengkonfirmasi secara eksplisit hasil penelitian terdahulu dimana cakram ini telah ditemukan walaupun hanya secara statistik.”

Salahsatu bintang, dikenal sebagai S2, mengorbit pusat Bima Sakti sedemikian cepat hingga dapat menyelesaikan satu revolusi penuh dalam 16 tahun periode studi tersebut. Pengamatan terhadap S2 dalam satu orbit penuh memberikan kontribusi penting terhadap akurasi tinggi yang dicapai, dan untuk memahami daerah tersebut. Namun demikian, studi ini masih menyisakan misteri seperti bagaimana bintang-bintang muda berada pada orbit yang sekarang diamati. Bintang-bintang itu terlalu muda untuk bermigrasi dalam jarak jauh, namun lebih kecil lagi kemungkinannya bahwa mereka terbentuk pada orbit mereka yang sekarang, dibawah pengaruh gaya pasang-surut (tidal forces) dari lubang hitam. Menariknya, observasi yang akan datang telah direncanakan untuk menguji sejumlah model teoretis yang mencoba memecahkan teka-teki ini.

Namun demikian, studi ini membutuhkan resolusi angular yang lebih tinggi dari yang saat ini tersedia. Dimasa mendatang ESO akan segera dapat memenuhi resolusi yang dibutuhkan dengan memanfaatkan teknik interferometri. Teknik ini memungkinkan para astronom untuk menggabungkan berkas cahaya yang ditangkap oleh empat unit teleskop berdiameter 8,2 meter milik VLT. Teknik ini akan meningkatkan akurasi observasi dengan faktor 10 hingga 100 dari yang selama ini dimungkinkan. Kombinasi tersebut bahkan potensial untuk secara langsung menguju teori relativitas umum Einstein pada daerah yang saat ini belum dieksplorasi di dekat lubang hitam. (www.eso.org/public)

Kini, Priyamvada Natarajan, associate professor of astronomy and physics di Yale University dan fellow pada Radcliffe Institute of Advanced Study, telah menunjukkan bahwa lubang hitam yang terbesar sekalipun tidak akan terus tumbuh selamanya. Sebaliknya, lubang hitam akan mencapai batas pertumbuhannya ketika objek tersebut telah mengakumulasikan massa hingga 10 miliar kali massa Matahari.

Suatu lubang hitam ultra-masif, yang ditemukan pada pusat galaksi elips raksasa di sebuah kluster galaksi besar adalah yang terbesar yang diketahui sejauh ini. Bahkan lubang hitam besar di pusat galaksi Bima Sakti kita masih ribuan kali kurang masif dibanding lubang hitam tersebut. Namun lubang hitam gigantik tersebut, yang mengakumulasi massanya dengan menghisap materi dari gas, debu, dan bintang tetangganya, terlihat tidak dapat tumbuh melampaui limit ini. Hal tersebut tidak bergantung pada dimana dan kapan lubang hitam itu muncul di alam semesta. Seperti dijelaskan oleh Natarajan, hal ini tidak hanya terjadi sekarang, melainkan pada setiap era sepanjang keberadaan alam semesta.

Studi yang akan diterbitkan dalam Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) ini, untuk pertama kalinya merepresentasikan limit atas dari massa sebuah lubang hitam. Natarajan menggunakan data optikal dan sinar-X yang ada terhadap sejumlah lubang hitam supermasif untuk menunjukkan bahwa, agar observasi-observasi tersebut konsisten, lubang hitam seharusnya mengalami kematian pada satu titik pada tahapan evolusinya.

Salah satu penjelasan yang mungkin, menurut Natarajan, adalah bahwa lubang hitam sewaktu-watu akan mencapai titik dimana mereka meradiasikan sedemikian banyak energi sementara menghisap apapun dari lingkungan sekitarnya. Energi yang diradiasikan itu akan bercampur dengan asupan gas yang membesarkan lubang hitam tersebut sehingga dapat mengganggu pembentukan (formasi) bintang di sekitarnya. Penemuan baru ini berimplikasi pada studi mengenai formasi galaksi, dimana banyak diantara galaksi-galaksi terbesar di alam semesta berevolusi bersama lubang hitam di pusatnya.

“Bukti-bukti yang didapat telah mengarah pada peranan kunci yang dimainkan lubang hitam dalam proses pembentukan galaksi,” demikian Natarajan. (opa.yale.edu)

Filamen ini adalah satu-satunya manifestasi dalam gelombang cahaya kasatmata yang menunjukkan hubungan yang kompleks antara lubang hitam di pusat galaksi dengan kluster gas yang melingkupinya. Hal ini menyediakan petunjuk penting mengenai bagaimana lubang hitam raksasa mempengaruhi lingkungan sekitarnya.

Sekelompok astronom, menggunakan perangkat Advanced Camera for Survey pada teleskop antariksa Hubble, untuk pertama kalinya berhasil menemukan “benang-benang” individual yang membentuk filamen tersebut. Setiap “benang” menyimpan gas dalam besaran sekitar sejuta kali massa gas yang dikandung oleh Matahari kita. Dengan lebar hanya sekitar 200 tahun cahaya, dengan kelurusan yang mencengangkan, filamen itu terentang hingga 20.000 tahun cahaya. Filamen itu terbentuk saat gas dingin dari inti galaksi terdorong keluar oleh gelegak (bubble) yang terlepas dari lubang hitam.

Struktur filamen di sekeliling NGC 1275. Gambar diambil oleh teleskop antariksa Hubble pada Juli dan Agustus 2006. (Kredit: NASA, ESA and Andy Fabian [University of Cambridge, UK])

Adalah sebuah tantangan bagi para astronom untuk memahami bagaimana struktur yang halus ini dapat bertahan pada lingkungan berenergi tinggi dari kluster galaksi selama lebih dari 100 juta tahun. Struktur ini seharusnya telah terpanaskan, buyar, dan menguap dalam periode yang sangat singkat, atau runtuh oleh gravitasinya sendiri untuk kemudian membentuk bintang baru. Bahkan, yang lebih membingungkan lagi adalah fakta bahwa struktur ini tidak terkoyak oleh gaya tarik pasang (tidal pull) gravitasi pada inti kluster.

Studi terbaru yang dipimpin oleh Andy Fabian dari University of Cambridge, UK, dan dipublikasikn di jurnal Nature pada 21 Agustus 2008 mengusulkan bahwa medan magnetik telah menyangga gas bermuatan tersebut pada tempatnya dan menahan gaya yang dapat menghancurkan filamen tersebut. Struktur kerangka ini telah mampu mempertahankan “benang” panjang yang ganjil ini hingga selama lebih dari 100 juta tahun.

Data terbaru dari Hubble juga memungkinkan penentuan kekuatan medan magnet pada filamen berdasarkan ukurannya. Filamen yang tipis lebih rapuh, sehingga memerlukan medan magnet yang lebih kuat untuk mendukungnya. Namun demikian, makin halus filamen itu, makin sulit pula untuk diamati.

Sistem filamen pada NGC 1275 menyediakan contoh yang paling nyata mengenai kinerja medan magnet ekstragalaksi hingga sejauh ini, beserta interaksi yang kompleks antara kluster gas dan lubang hitam supermasif di inti galaksi. Hal-hal semacam ini tidak dapat diobservasi dalam detail seperti pada NGC 1275, sehingga para ilmuwan dapat mengaplikasikan pemahaman yang didapat darinya untuk menginterpretasikan observasi terhadap galaksi-galaksi yang lebih jauh lagi. (spacetelescope.org)

Dikenal sebagai G1.9+0.3, supernova tersebut berada di dekat pusat galaksi Bima Sakti, sekitar 26.000 tahun cahaya dari Bumi. Ledakan supernova tersebut diketahui terjadi pada sekitar 140 tahun lalu, menjadikannya supernova termuda di Bima Sakti dalam perspektif Bumi. Supernova tersebut sekitar dua abad lebih muda daripada Cassiopeia A, pemegang rekor sebelumnya yang meledak pada tahun 1680.

Supernova selama ini diyakini memegang peran penting dalam siklus hidup-mati sebuah bintang. Ledakan supernova terjadi apabila sebuah bintang telah mendekati ajalnya karena kehabisan seluruh bahan bakarnya. Hal tersebut menyebabkan dinding bintang runtuh ke dalam intinya dan memicu reaksi ledakan yang melontarkan seluruh materinya ke lingkungan sekitarnya.

Tim astronom yang dipimpin Stephen Reynolds dari Nortyh Carolina State University tidak merekam kejadian ini secara langsung dengan teleskop namun melacaknya dari jejak partikel-partikel yang terlontar dari ledakan supernova. Partikel yang disebut SNRs (supernova remnants) ini tak terdeteksi teleskop optik namun jelas terlihat menggunakan teleskop radio atau sinar-X. Identitas supernova dianalisis dari citra rekaman teleskop di observatorium sinar-X Chandra dan teleskop radio VLA.

Perbandingan citra sisa supernova G1.9+0.3 dalam gelombang radio (biru) oleh VLA pada 1985 dan sinar-X (oranye) oleh Chandra pada 2008 (Gambar: Green, et al., NRAO/AUI/NSF)

Penelitian ini dilakukan dengan membandingkan citra objek G1.9+0.3 yang diambil secara terpisah dalam periode dua dekade. Pada 1985, tim astronom yang dibawah pimpinan David Green memanfaatkan VLA untuk mengidentifikasi sisa supernova yang saat itu diperkirakan berusia 400 – 1000 tahun. Berdasarkan ukurannya yang kecil, saat itu diperkirakan bahwa supernova tersebut meledak antara 400 hingga 1000 tahun lalu.

Berikutnya, pada 2007, kelompok lainnya yang dipimpin oleh Stephen Reynolds dari North Carolina State University, berhasil mengamati objek yang sama menggunakan Teleskop Sinar-X Chandra. Mereka menemukan fakta yang mengejutkan, dimana citra yang mereka dapatkan menunjukan bahwa objek yang diamati itu berukuran 16% lebih besar dari citra yang diambil VLA tahun 1985. Perbedaan yang sangat besar ini menandakan puing ledakan tersebut mengembang dengan sangat cepat.

Pengukuran pengembangan tersebut dilakukan dengan membandingkan citra radio dengan citra sinar-X. Pengamatan selanjutnya dengan VLA mengkonfirmasi bahwa sisa supernova itu memang benar-benar mengembang dengan sangat cepat. Hal ini memberi petunjuk bahwa objek tersebut jauh lebih muda dari yang diperkirakan sebelumnya

Penemuan ini merupakan kemajuan berarti dalam menentukan frekuensi terjadinya supernova di galaksi kita. Pemahaman terhadap hal ini sangat penting karena supernova berperan memanaskan dan mendistribusi ulang gas dan memasok elemen berat ke daerah sekitarnya, serta memicu pembentukan bintang baru dalam siklus kelahiran dan kematian bintang. Selain meninggalkan sisa material yang terus mengembang, ledakan supernova juga menyisakan pusat bintang neutron, yang dikenal sebagai lubang hitam (black hole).

“Kita sangat beruntung karena pergerakan gas akibat ledakan ini masih jelas terlihat dalam gelombang radio dan sinar-X meski sudah ribuan tahun berlalu,” ujar Reynolds yang melaporkan penelitian tersebut dalam The Astrophysical Journal edisi 10 januari 2008. (chandra.harvard.edu)

Blazar adalah salah satu dari objek paling berenergi di jagat raya. Objek ini berhubungan dengan lubang hitam supermasif yang terdapat pada inti galaksi raksasa — biasanya dari tipe eliptik. Secara periodik, blazar melepaskan semburan plasma berenergi tinggi dengan kecepatan mendekati cahaya. Beberapa teori saat ini sedang bersaing untuk menjelaskan bagaimana fenomena ini terjadi.

Salah satu model memprediksi bahwa semburan tersebut dipicu oleh medan magnet yang terpilin oleh gravitasi lubang hitam dan material yang terhisap kedalamnya. Skenario inilah yang berhasil dideteksi oleh para astronom.

“Apa yang kami amati adalah mekanisme dimana akselerasi dari partikel-partikel relativistik yang terpancar saat terjadi semburan. Memahami mekanisme itu akan meningkatkan pemahaman kita terhadap gejala fisika yang terjadi saat proses akselerasi.” Jelas Hugh Aller, profesor pada Departemen Astronomi University of Michigan.

Partikel relativistik adalah partikel yang melaju dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.
“Seringkali, kami melakukan pengamatan terhadap blazar, namun tidak mendapati aktifitas disana. Sangat sulit untuk menangkap peristiwa semburan itu saat sedang terjadi,” tambahnya lagi.

Para ilmuwan dari seluruh dunia telah mengarahkan aneka jenis teleskop pada blazar BL Lacertae, sekitar 950 juta tahun cahaya dari Bumi. Teleskop optik, sinar-X, maupun teleskop radio telah memonitor galaksi tersebut pada panjang gelombang elektromagnetik yang berbeda-beda secara periodik selama beberapa tahun. Tim dari University of Michigan pada akhirnya berhasil merekam kurva gelombang radio pada Observatorium Astronomi Radio di Peach Mountain, Dexter.

“Ini adalah bukti pengamatan pertama yang betul-betul sesuai dengan gambaran teoritis yang kita miliki,” tegas Margo Aller, ilmuwan riset dan pengajar di Departemen Astronomi University of Michigan. Bukti ini didapatkan berkat sampling yang sangat teliti dari sejumlah instrumen, termasuk teleskop radio Michigan.

Para ilmuwan berharap untuk mendapatkan pandangan yang lebih dekat terhadap semburan blazar kelak, setelah NASA meluncurkan wahana Gamma-ray Large Area Space Telescope (GLAST) pada Mei mendatang. (astronomy.com)

Lubang hitam tersebut, dikenal sebagai Sagittarius A* (dieja: “A-star”), tergolong raksasa, dengan massa 4 juta kali massa Matahari. Namun demikian, energi yang dipancarkan dari sekelilingnya justeru lauh lebih lemah daripada yang dilepaskan oleh lubang hitam di pusat galaksi lain.

Studi terbaru, yang akan diterbitkan dalam publikasi perhimpunan atronomi Jepang, mengkombinasikan hasil dari satelit sinar-X Suzaku dan ASCA milik Jepang, observatorium sinar-X Chandra milik NASA, dan observatorium sinar-X XMM-Newton milik Badan Ruang Angkasa Eropa, ESA.

Data yang didapatkan antara tahun 1994 dan 2005 menyingkap kenyataan bahwa awan gas di dekat lubang hitam di pusat galaksi Bima Sakti berpijar dan meredup secara cepat dalam gelombang sinar-X sebagai respon terhadap denyut sinar-X yang terpancar dari pinggiran lubang hitam.

Citra Chandra yang menunjukkan pusat galaksi Bima Sakti. Tanda panah menunjukkan posisi lubang hitam Sagittarius A* / Sgr A*. (Gambar: NASA/CXC/MIT/Frederick K. Baganoff et al.)

Denyut sinar-X itu memerlukan 300 tahun untuk melintasi jarak antara lubang hitam di pusat galaksi dan kabut besar yang dikenal sebagai Sagittarius B2. Dengan demikian, awan tersebut merespon suatu kejadian yang berlangsung 300 tahun sebelumnya. Saat sinar-X mencapai kabut tersebut, ia akan menumbuk atom-atom besi , melontarkan elektron yang berdekatan dengan inti atom. Saat elektron dari luar mengisi kekosongan yang ditimbulkan, atom besi akan melepaskan sinar-X. Namun setelah denyut sinar-X berlalu, kabut tersebut akan kembali ke kecerlangan semula.

Yang menarik, sebuah daerah di Sagittarius B2 yang hanya membentang sejauh 10 tahun cahaya diketahui memiliki kecerlangan yang bervariasi hanya dalam 5 tahun belakangan. Kecerlangan ini diketahui sebagai suatu gema cahaya (light echoes). Dengan menetapkan garis spektral sinar-X dari atom besi, observasi dengan Suzaku memegang peranan penting dalam mengeliminasi kemungkinan bahwa gema cahaya tersebut berasal dari partikel subatomik.

Dengan mengamati bagaimana berpijar dan meredup selama 10 tahun, para ilmuwan dapat menelusuri aktivitas lubang hitam pada 300 tahun lalu. Dari sana diketahui bahwa pada 300 tahun lalu, lubang hitam tersebut sejuta kali lebih cemerlang daripada sekarang.

Studi terbaru ini dibangun berdasarkan riset dari beberapa kelompok yang mempelopori teknik pemanfaatan gema cahaya. Tahun lalu, suatu kelompok yang dipimpin oleh Michael Muno, yang kini bekerja di di California Institute of Technology, Pasadena, California, menggunakan teleskop Chandra untuk mengamati gema sinar-X yang menunjukkan bahwa Sagitarius A* telah melepaskan flare (ledakan) sinar-X pada sekitar 50 tahun lalu, namun dalam intensitas sekitar 10 kali lebih kecil daripada flare yang terjadi pada 3 abad lalu.

Pusat galaksi terletak sejauh 26.000 tahun cahaya dari Bumi, yang berarti bahwa kita sedang menyaksikan peristiwa yang terjadi pada 26.000 tahun lampau. Para astronom masih belum memiliki pemahaman yang menyeluruh tentang mengapa Sagittarius A* memiliki aktifitas yang sangat bervariasi. Salah satu kemungkinan adalah karena adanya supernova pada beberapa abad yang lalu telah menyemburkan gas yang kemudian terhisap oleh lubang hitam tersebut. Tingginya konsentrasi gas yang terhisap akhirnya menyebabkan terjadinya flare raksasa pada lubang hitam. (www.esa.int)

Para astronom di Arecibo telah memperbesar limit masa yang diperlukan oleh bintang neutron untuk menjelma menjadi lubang hitam.

“Materi di pusat suatu bintang neutron dapat sedemikian padat. Pengukuran terkini kami terhadap massa bintang-bintang neutron akan membantu para ahli fisika nuklir untuk memahami sifat-sifat materi yang sangat padat,” jelas Freire. “Ini juga berarti bahwa untuk membentuk lubang hitam, diperlukan massa yang lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya. Dengan demikian, di alam semesta, lubang hitam mungkin lebih jarang ditemui, dan bintang neutron sedikit lebih melimpah.”

Saat inti sebuah bintang masif kehabisan bahan bakar nuklirnya, gravitasinya yang sangat besar menyebabkan bintang tersebut runtuh dan kemudian menjelma menjadi sebuah supernova. Inti bintang, biasanya bermassa sekitar 1,4 kali massa Matahari, terpadatkan dalam suatu bintang neutron. Objek yang ekstrem ini memiliki radius sekitar 10 hingga 17 kilometer, namun dengan kepadatan hingga semiliar ton per centimeter kubik. Menurut Freire, bintang neutron tak ubahnya seperti sebuah inti atom tunggal berukuran raksasa dengan massa sekitar 560.000 kali massa Bumi kita.

Menurut perkiraan para astronom sebelumnya, sebuah bintang neutron membutuhkan massa maksimum antara 1,6 hingga 2,5 kali massa Matahari agar dapat runtuh dan membentuk lubang hitam. Namun demikian, penelitian terkini menunjukkan bahwa bintang neutron dapat tetap dalam bentuknya pada massa 1,9 hingga tidak mustahil mencapai 2,7 kali massa Matahari.

“Materi pada pusat bintang neutron adalah yang terpadat di alam semesta, dan merupakan salah satu dari dua orde magnitude yang lebih padat ketimbang materi dalam inti atom. Sedemikian padatnya sehingga kita tidak mengetahui materi yang menyusunnya,” terang Fraire. “Karena alasan itu, kami saat ini masih belum memiliki bayangan tentang seberapa besar atau seberapa masif sebuah bintang neutron dapat membentuk.

Antara bulan Juni 2001 hingga Maret 2007, Freire menggunakan receiver “L-wide” (sensitif terhadap frekuensi radio antara 1100 hingga 1700 MHz) di Arecibo beserta perangkat Wide-Band Arecibo Pulsar Processors — spektrometer supercepat pada teleskop Arecibo — untuk mempelajari pulsar biner (berpasangan) yang disebut M5 B, di kluster globular M5 yang terletak di konstelasi Serpens. Sebuah pulsar adalah bintang neutron dengan medan magnet yang kuat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, biasanya dari kutub magnetisnya. Mirip seperti kita menyaksikan cahaya lampu mercusuar, pengamat dari jarak jauh akan menerima serangkaian denyutan, yang disebabkan oleh rotasi pulsar tersebut. Dalam kasus M5 B, denyutan gelombang radio diterima di Bumi sekali setiap 7,95 milidetik.

Denyutan gelombang radio ini dipindai (scan) oleh sebuah spektrometer pita-lebar sekali setiap 64 mikrodetik dalam 256 kanal spektral, dan kemudian direkam dalam media penyimpan komputer dengan informasi waktu yang akurat. Waktu kedatangan denyutan itu kemudian dipakai oleh para astronom untuk mengukur pergerakan orbit M5 B terhadap pasangannya secara akurat. Hal ini memungkinkan para astronom untuk memperkirakan massa pulsar tersebut, yakni sekitar 1,9 kali massa Matahari. (pressoffice.cornell.edu)

Saat alam semesta masih berusia muda, lubang hitam aktif yang supermasif dapat berada di mana saja. Penemuan ini juga merupakan bukti langsung pertama bahwa semua, atau paling tidak sebagian besar galaksi masif di alam semesta yang jauh menghabiskan masa mudanya dengan membangun lubang hitam raksasa pada pusatnya.

Selama beberapa dekade, populasi lubang hitam aktif dianggap telah hilang. Struktur berenergi tinggi tersebut adalah kelas dari lubang hitam yang disebut quasar (quasi stellar). Quasar tersusun atas awan gas berbentuk donat yang melingkupi serta membentuk sebuah lubang hitam supermasif. Gas dan debu yang terhisap oleh lubang hitam memanas dan melepaskan radiasi sinar-X yang dapat dideteksi sebagai cahaya yang berpendar di antariksa. Namun quasar itu sendiri tidak dapat dilihat secara langsung karena terhalangi oleh debu dan gas di sekelilingnya.

Hasil penelitian selama 30 tahun menunjukkan bahwa semestinya terdapat lebih banyak quasar di alam semesta, namun hingga kini kita tidak tahu dimana mencarinya. Demikian seperti dijelaskan Emanuele Daddi dari Commissariat l’Energie Atomique di Prancis yang memimpin penelitian ini.

Daddi dan timnya telah mempelajari 1000 galaksi masif yang diselubungi debu yang sedang aktif membangun bintang-bintangnya, namun selama ini dianggap tidak membentuk quasar. Galaksi-galaksi tersebut memiliki massa yang kurang lebih sama dengan galaksi Bima Sakti kita, namun memiliki bentuk yang tidak beraturan. Terletak pada jarak antara 9 hingga 11 miliar tahun cahaya, galaksi-galaksi tersebut eksis pada saat alam semesta masih berusia muda, antara 2,5 hingga 4,5 miliar tahun cahaya.

Pada saat para astronom mengamati lebih dekat galaksi tersebut melalui perangkat inframerah pada teleskop Spitzer, mereka menemukan bahwa sekitar 200 galaksi diantaranya melepaskan sinar inframerah dalam jumlah yang tidak biasa. Data sinar-X dari Chandra, bersama sebuah teknik yang dinamai “stacking” mengungkapkan bahwa galaksi-galaksi tersebut menyembunyikan quasar berukuran besar didalamnya. Para ilmuwan kini menduga bahwa quasar memanaskan debu pada awan berbentuk donat yang melingkupinya, dan sebagai akibatnya melepaskan sinar inframerah.

“Kami telah menemukan populasi terbesar dan quasar tersembunyi di alam semesta muda,” jelas Daddi. Sebelumnya, hanya sejumlah kecil lubang hitam yang paling berenergi yang berhasil dideteksi oleh para ilmuwan.

Quasar-quasar yang baru ditemukan ini membantu menjawab pertanyaan fundamental mengenai bagaimana sebuah galaksi masif berevolusi. Para astronom kini dapat memahami bahwa kebanyakan galaksi masif secara ajek membangun bintang-bintang dengan lubang hitam secara simultan hingga ukurannya menjadi terlalu besar dan lubang-lubang hitam yang terbentuk akhirnya menghentikan proses pembentukan bintang.

Observasi ini juga menunjukkan bahwa terjadinya tabrakan antar galaksi tidak memainkan peran sebesar seperti yang sebelumnya dikira dalam hal evolusi galaksi. Menurut teori, penggabungan (merger) antar galaksi diperlukan untuk menyulut aktifitas quasar, namun kini kita dapat melihat bahwa quasar dapat menjadi aktif dalam galaksi yang tanpa gangguan. Demikian seperti dijelaskan David Alexander dari Durham University, Ingrris.

Observasi ini dilakukan sebagai bagian dari apa yang disebut Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), suatu survey terhadap alam semesta jauh dalam multi panjang gelombang yang paling sensitif hingga saat ini. (spitzer.caltech.edu/Media/releases/)

Dalam pernyataan pers dari ESA, Roland Walter, astronom dari Pusat Data Sains INTEGRAL, ESA, sekaligus pimpinan riset tersebut menyatakan bahwa, “Pusat galaksi adalah salah satu dari bagian yang paling menarik dari astronomi sinar gamma karena ditemui banyak sumber potensial pancaran sinar gamma disana”.

Volker Beckmann, research assistant profesor di UMBC Joint Center for Astrophysics dan Goddard Space Flight Center, NASA, adalah anggota tim yang memanfaatkan satelit Swift milik NASA dan satelit INTEGRAL milik ESA untuk menjejak adanya ledakan sinar gamma. Terlibat dalam tim ini, para ilmuwan dari Swiss, Prancis, Belgia, Polandia, Amerika Serikat dan Spanyol.

Menurut Beckmann, kemungkinan lubang hitam baru itu lebih ganjil daripada yang terpikir selama ini. “Kita mengetahui sekitar 10 sistem bintang dimana kita cukup yakin juga melibatkan suatu lubang hitam, dan 10 lainnya adalah kandidat kuat,” katanya. “Apa yang benar-benar mengejutkan kita adalah intensitas radiasi yang dipancarkannya dan seberapa cepatnya ia menjadi kandidat lubang hitam.”

Lubang hitam menarik gas dan materi dari bintang di dekatnya,
digambar oleh artis (gambar: ESA)

Tim menemukan bahwa kekuatan tarikan gravitasional yang tidak biasa dari dari lubang hitam tersebut telah menarik lapisan dari bintang dimana ia mengorbit, menyebabkannya membentuk suatu pusaran. “Kita tidak yakin mengapa lubang hitam ini memancarkan ledakan radiasi yang cemerlang sewaktu-waktu, dan bukannya suatu pancaran gelombang yang stabil,” kata Beckmann, “Tetapi kami menduga emisi yang kuat tersebut disebabkan oleh serpihan besar dari materi bintang yang jatuh kedalam lubang hitam.”

“Penemuan ini terjadi berkat kemampuan satelit Swift milik NASA untuk merespon dengan cepat terhadap objek baru yang muncul di antariksa,” timpal Neil Gehrels, kepala Laboratorium Fisika Astropartikel Goddard/NASA dan pimpinan tim satelit Swift.

Kandidat lubang hitam baru ini telah menarik perhatian komunitas astronomi internasional, dan telah diteliti oleh semua teleskop sinar X berbasis antariksa, termasuk teleskop Chandra milik NASA, Suzaku (Jepang-AS), dan XMM-Newton milik ESA. (http://www.umbc.edu/NewsEvents/)