Astronom Ungkap Gambar 'Monster' Bima Sakti, Apa yang Membuat Luar Biasa?

Suara.com - Ini adalah lubang hitam raksasa yang hidup di pusat galaksi kita, yang untuk pertama kali diambil gambarnya.

Dikenal sebagai Sagitarius A*, objek ini memiliki massa empat juta kali lipat dari Matahari kita.

Apa yang Anda lihat adalah pusat dari wilayah gelap di mana lubang itu berada, dilingkari oleh cahaya yang berasal dari gas super panas yang dipercepat oleh gaya gravitasi yang amat besar.

Skala lubang hitam itu, cincinnya kira-kira seukuran orbit Merkurius di sekitar bintang kita. Itu sekitar 60 juta kilometer.

Baca juga:

• Lubang hitam untuk pertama kalinya berhasil ditangkap kamera
• Siapa Katie Bouman, ilmuwan muda di balik foto pertama lubang hitam
• Asal-usul lubang hitam terbesar di alam semesta yang misterius

Untungnya, keberadaan monster ini sangatlah jauh, sekitar 26.000 tahun cahaya dari Bumi kita, sehingga tidak ada kemungkinan kita akan menghadapi bahaya apa pun.

Gambar tersebut diproduksi oleh tim internasional yang disebut kolaborasi Event Horizon Telescope (EHT).

Ini adalah gambar kedua mereka setelah merilisnya pada 2019, sebuah gambar lubang hitam raksasa di jantung galaksi lain yang disebut Messier 87, atau M87.

Objek itu 1.000 kali lebih besar dengan 6,5 miliar kali massa Matahari kita.

"Tetapi gambar baru ini istimewa karena ini adalah lubang hitam supermasif kita," kata Profesor Heino Falcke, salah seorang pelopor dari Eropa di balik proyek EHT.

"Ini ada di 'halaman belakang kita', dan jika Anda ingin memahami lubang hitam dan cara kerjanya, ini adalah salah satu yang akan memberi tahu Anda karena kami melihatnya dengan detail yang rumit," kata ilmuwan Jerman-Belanda dari Radboud University Nijmegen kepada BBC News.

Gambar ini sangat luar biasa secara teknis.

Pada jarak 26.000 tahun cahaya dari Bumi, Sagitarius A*, atau disingkat Sgr A*, adalah titik kecil di langit.

Untuk memahami target seperti itu membutuhkan resolusi yang luar biasa.

Trik yang dilakukan EHT adalah teknik yang disebut very long baseline array interferometry (VLBI).

Pada dasarnya, teknik ini menggabungkan jaringan delapan antena radio dengan jarak yang luas untuk meniru teleskop seukuran planet kita.

Massa lubang hitam menentukan ukuran piringan akresinya, atau cincin emisinya. Lubang itu beradapada depresi kecerahan pusat (central brightness depression).

"Permukaannya" disebut 'event horizon' (cakrawala peristiwa), di mana batas di dalamnya bahkan sinar cahaya dibelokkan kembali ke dirinya sendiri oleh kelengkungan dalam ruang-waktu.

Wilayah yang lebih terang di piringan akresi adalah tempat cahaya memperoleh energi saat bergerak ke arah kita, dan dikatakan sebagai 'doppler boosted'.

---

Susunan ini memungkinkan EHT untuk memotong satu sudut di langit yang diukur dalam mikrodetik.

Anggota tim EHT berbicara tentang ketajaman penglihatan yang mirip dengan kemampuan melihat sepotong bagel di permukaan Bulan.

Bahkan kemudian, jam atom, algoritme pintar, dan komputerisasi canggih selama berjam-jam yang tak terhitung jumlahnya, diperlukan guna membangun gambar dari beberapa petabyte (1 PB sama dengan satu juta gigabyte) data yang dikumpulkan.

Cara lubang hitam menikung, atau lensa, cahaya berarti tidak ada yang bisa dilihat selain "bayangan", tetapi kecemerlangan materi itu tampil mencolok di sekitar kegelapan ini dan menyebar ke dalam lingkaran, yang dikenal sebagai cakram akresi, bertolak belakang di mana obyek itu berada.

Baca juga:

• Lubang hitam terdekat dengan Bumi ditemukan
• Gambar paling tajam yang pernah dibuat tentang galaksi ruang angkasa
• Ilmuwan mendeteksi ledakan terbesar di alam semesta sejak 'Big Bang'

Jika Anda membandingkan gambar baru dengan gambar M87 sebelumnya, Anda mungkin bertanya-tanya apa yang berbeda. Tetapi ada perbedaan utama.

"Karena Sagitarius A* adalah lubang hitam yang jauh lebih kecil - sekitar 1.000 kali lebih kecil - struktur cincinnya berubah pada skala waktu yang 1.000 kali lebih cepat," jelas anggota tim Dr Ziri Younsi dari University College London, Inggris.

"Ini sangat dinamis. 'Titik panas' yang Anda lihat di ring bergerak dari hari ke hari."

Ini sangat jelas dari simulasi yang dihasilkan oleh tim tentang apa yang akan Anda lihat jika Anda, entah bagaimana caranya, dapat membawa diri Anda ke pusat galaksi kita dan melihat panorama dengan mata yang peka pada frekuensi radio.

Gas yang sangat panas dan tereksitasi - atau plasma - di dalam cincin bergerak di sekitar lubang hitam dengan kecepatan cahaya yang signifikan (300.000 km/detik)

Wilayah yang lebih terang kemungkinan adalah tempat di mana material bergerak ke arah kita dan di mana emisi cahayanya diberi energi, atau "didorong doppler" (doppler boosted), sebagai konsekuensinya.

Perubahan cepat di sekitar Sgr A* adalah bagian dari alasan mengapa dibutuhkan waktu lebih lama untuk menghasilkan sebuah gambar ketimbang M87. Interpretasi data menjadi tantangan yang lebih berat.

Pengamatan teleskop untuk kedua lubang hitam sebenarnya diperoleh selama periode yang sama pada awal 2017, tetapi M87, pada ukuran dan jarak yang lebih besar dari 55 juta tahun cahaya, terlihat statis apabila diperbandingkan.

Para ilmuwan mulai menerapkan pengukuran dalam gambar baru untuk menguji fisika yang saat ini kami gunakan untuk menggambarkan lubang hitam.

Sejauh ini, apa yang mereka lihat sepenuhnya konsisten dengan persamaan yang dikemukakan Einstein dalam teorinya tentang gravitasi, relativitas umum.

Kami telah menduga selama beberapa dekade bahwa lubang hitam supermasif berada di pusat galaksi.

Apa lagi yang bisa menghasilkan gaya gravitasi yang mempercepat bintang-bintang terdekat melalui ruang angkasa dengan kecepatan hingga 24.000 km/detik (sebagai perbandingan Matahari kita meluncur mengelilingi galaksi dengan kecepatan 230 km/detik).

Tapi, yang menarik, ketika komite Hadiah Nobel menganugerahi astronom Reinhard Genzel dan Andrea Ghez dengan penghargaan fisika pada 2020 untuk mereka atas Sgr A*, kutipan tersebut hanya berbicara tentang "satu objek kompak supermasif".

Itu adalah ruang gerak untuk berjaga-jaga jika ada fenomena eksotis lain yang menjadi penjelasannya.

Bagaimanapun, saat ini tidak ada keraguan sedikitpun.

Pada Agustus nanti, teleskop ruang angkasa super baru, James Webb, akan mengarahkan perhatiannya pada Sgr A*.

Observatorium senilai US$10 miliar, atau sekitar Rp146 triliun, itu tidak akan memiliki resolusi untuk secara langsung mencitrakan lubang hitam dan cincin akresinya.

Akan tetapi alat itu akan membawa kemampuan baru guna mempelajari lingkungan di sekitar lubang hitam dengan instrumen inframerahnya yang sangat sensitif.

Para astronom akan mempelajari secara rinci perilaku dan bentuk ratusan bintang yang berputar di sekitar lubang hitam.

Mereka bahkan akan mencari cara untuk melihat apakah ada beberapa lubang hitam seukuran bintang di wilayah tersebut, dan untuk bukti gumpalan materi yang tidak terlihat, atau gelap, yang terkonsentrasi.

"Setiap kali kami mendapatkan fasilitas baru yang dapat mengambil gambar alam semesta yang lebih tajam, kami melakukan yang terbaik untuk mempraktikkannya di pusat galaksi, dan kami pasti mempelajari sesuatu yang fantastis," kata Dr Jessica Lu, asisten profesor dari University of California, Berkeley, AS, yang akan memimpin operasi teleskop Webb.

Hasil kolaborasi EHT itu diterbitkan dalam edisi khusus jurnal The Astrophysical Journal Letters.