Lubang Hitam Raksasa Terkunci Dalam Tarian di Inti Galaksi – Terkunci dalam waltz kosmik epik sejauh 9 miliar tahun cahaya, dua lubang hitam supermasif tampak mengorbit satu sama lain setiap dua tahun. Dua benda raksasa itu ratusan juta kali lebih masif daripada matahari kita dan dipisahkan oleh jarak sekitar 50 kali jarak yang memisahkan matahari dan Pluto. Tabrakan mengerikan itu akan mengguncang ruang dan waktu dalam waktu sekitar 10.000 tahun, mengirimkan gelombang gravitasi ke seluruh alam semesta.
Bukti yang jelas datang dari pengamatan radio PKS 2131-021 yang berlangsung selama 45 tahun. Menurut penelitian tersebut, jet kuat yang berasal dari salah satu dari dua lubang hitam di PKS 2131-021 bergeser maju mundur karena gerakan orbit pasangan itu. Hal ini menyebabkan perubahan berkala dalam kecerahan cahaya radio quasar.
Lima observatorium berbeda mencatat osilasi ini, termasuk Owens Valley Radio Observatory (OVRO) milik Caltech, University of Michigan Radio Astronomy Observatory (UMRAO), Haystack Observatory milik MIT, National Radio Astronomy Observatory (NRAO), Metsähovi Radio Observatory di Finlandia, dan satelit antariksa Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) milik NASA. https://www.creeksidelandsinn.com/
Riak dalam Ruang dan Waktu
Mayoritas galaksi, jika tidak semua, memiliki lubang hitam raksasa di dalamnya; ini termasuk galaksi Bima Sakti kita sendiri. Ketika galaksi-galaksi bergabung, lubang hitam mereka “tenggelam” ke tengah galaksi yang baru terbentuk dan akhirnya bergabung bersama untuk membentuk lubang hitam yang lebih masif. Saat lubang-lubang hitam berputar ke arah satu sama lain, mereka semakin mengganggu struktur ruang dan waktu, mengirimkan gelombang gravitasi, yang pertama kali diprediksi oleh Albert Einstein lebih dari 100 tahun yang lalu.
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) milik National Science Foundation, yang dikelola bersama oleh Caltech dan MIT, mendeteksi gelombang gravitasi dari sepasang lubang hitam yang massanya mencapai puluhan kali massa matahari kita. Namun, lubang hitam supermasif di pusat galaksi memiliki massa jutaan hingga miliaran kali lebih besar dari matahari kita, dan memancarkan frekuensi gelombang gravitasi yang lebih rendah daripada yang dideteksi oleh LIGO.
Mengungkap Kurva Cahaya 45 Tahun
Readhead mengatakan penemuan tersebut terungkap seperti “novel detektif yang bagus,” dimulai pada tahun 2008 ketika ia dan rekan-rekannya mulai menggunakan teleskop 40 meter di OVRO untuk mempelajari bagaimana lubang hitam mengubah material yang mereka “makan” menjadi jet relativistik, atau jet yang melaju dengan kecepatan hingga 99,98 persen kecepatan cahaya. Mereka telah memantau kecerahan lebih dari 1.000 blazar untuk tujuan ini ketika, pada tahun 2020, mereka melihat kasus yang unik.
“PKS 2131 tidak hanya berubah secara berkala, tetapi juga secara sinusoidal,” kata Readhead. “Itu berarti ada pola yang dapat kita lacak secara terus-menerus dari waktu ke waktu.” Pertanyaannya, katanya, kemudian menjadi berapa lama pola gelombang sinus ini berlangsung?
Tim peneliti kemudian memeriksa data radio arsip untuk mencari puncak masa lalu dalam kurva cahaya yang sesuai dengan prediksi berdasarkan pengamatan OVRO terkini. Pertama, data dari Very Long Baseline Array milik NRAO dan UMRAO mengungkapkan puncak dari tahun 2005 yang sesuai dengan prediksi. Data UMRAO selanjutnya menunjukkan tidak ada sinyal sinusoidal sama sekali selama 20 tahun sebelum waktu itu—hingga tahun 1981 ketika puncak prediksi lainnya diamati.
Seperti Jam
Readhead membandingkan sistem jet yang bergerak maju mundur dengan jam yang berdetak, di mana setiap siklus, atau periode, gelombang sinus sesuai dengan orbit dua tahun lubang hitam (meskipun siklus yang diamati sebenarnya adalah lima tahun karena cahaya diregangkan oleh perluasan alam semesta). Detak ini pertama kali terlihat pada tahun 1976 dan berlanjut selama delapan tahun sebelum menghilang selama 20 tahun, kemungkinan karena perubahan dalam bahan bakar lubang hitam. Detak ini sekarang telah kembali selama 17 tahun.
“Jam terus berdetak”, katanya, “Stabilitas periode selama celah 20 tahun ini sangat menunjukkan bahwa blazar ini tidak menampung satu lubang hitam supermasif, tetapi dua lubang hitam supermasif yang mengorbit satu sama lain.”
Fisika yang mendasari variasi sinusoidal pada awalnya merupakan misteri, tetapi Blandford muncul dengan model yang sederhana dan elegan untuk menjelaskan bentuk sinusoidal dari variasi tersebut.
