Pada tahun 1971, ahli astronomi Inggeris Donald Lynden-Bell dan Martin Rees berhipotesis bahawa lubang hitam supermasif (SMBH) berada di pusat Galaksi Bima Sakti kita. Ini berdasarkan karya mereka dengan galaksi radio, yang menunjukkan bahawa sejumlah besar tenaga yang dipancarkan oleh objek-objek ini disebabkan oleh gas dan bahan yang masuk ke lubang hitam di pusat mereka.
Menjelang tahun 1974, bukti pertama untuk SMBH ini ditemui ketika para astronom mengesan sumber radio besar-besaran yang berasal dari pusat galaksi kita. Wilayah ini, yang mereka namakan Sagittarius A *, lebih dari 10 juta kali lebih besar daripada Matahari kita sendiri. Sejak penemuannya, para astronom telah menemui bukti bahawa terdapat lubang hitam supermasif di pusat galaksi spiral dan elips di Alam Semesta yang dapat dilihat.
Penerangan:
Lubang hitam supermasif (SMBH) berbeza dengan lubang hitam berjisim bawah dengan beberapa cara. Sebagai permulaan, kerana SMBH mempunyai jisim yang jauh lebih tinggi daripada lubang hitam yang lebih kecil, mereka juga mempunyai kepadatan purata yang lebih rendah. Ini disebabkan oleh fakta bahawa dengan semua objek sfera, isipadu berkadar langsung dengan kubus jari-jari, sementara ketumpatan minimum lubang hitam berbanding terbalik dengan kuadrat jisim.
Di samping itu, daya pasang surut di sekitar cakrawala peristiwa jauh lebih lemah untuk lubang hitam besar. Seperti ketumpatan, daya pasang surut pada badan di cakrawala kejadian berkadar songsang dengan kuadrat jisim. Oleh itu, objek tidak akan mengalami kekuatan pasang surut yang signifikan sehingga sangat dalam lubang hitam.
Pembentukan:
Bagaimana SMBH dibentuk tetap menjadi tajuk perbahasan ilmiah. Ahli astrofizik percaya bahawa ia adalah hasil penggabungan lubang hitam dan pertambahan jirim. Tetapi dari mana "benih" (iaitu nenek moyang) dari lubang hitam ini berasal dari mana perselisihan berlaku. Pada masa ini, hipotesis yang paling jelas adalah bahawa mereka adalah sisa-sisa beberapa bintang besar yang meletup, yang terbentuk oleh pertambahan jirim di pusat galaksi.
Teori lain adalah bahawa sebelum bintang-bintang pertama terbentuk di galaksi kita, awan gas besar runtuh menjadi "bintang qausi" yang menjadi tidak stabil terhadap gangguan radial. Ia kemudian berubah menjadi lubang hitam sekitar 20 Massa Suria tanpa memerlukan letupan supernova. Seiring berjalannya waktu, jisim ini bertambah dengan cepat untuk menjadi lubang hitam perantaraan, dan kemudian supermasif.
Dalam model lain, gugus bintang yang padat mengalami keruntuhan teras sebagai akibat penyebaran halaju pada intinya, yang berlaku pada kelajuan relativistik kerana kapasiti haba negatif. Terakhir, ada teori bahawa lubang hitam primordial mungkin dihasilkan secara langsung oleh tekanan luaran sejurus selepas Big Bang. Teori-teori ini dan teori-teori lain tetap teori buat masa ini.
Sagitarius A *:
Banyak bukti yang menunjukkan keberadaan SMBH di pusat galaksi kita. Meskipun tidak ada pengamatan langsung terhadap Sagittarius A *, keberadaannya disimpulkan dari pengaruh yang dimilikinya pada benda-benda di sekitarnya. Yang paling terkenal ialah S2, bintang yang mengalirkan orbit elips di sekitar sumber radio Sagittarius A *.
S2 mempunyai tempoh orbit 15.2 tahun dan mencapai jarak minimum 18 bilion km (11.18 bilion mi, 120 AU) dari pusat objek tengah. Hanya objek supermasif yang dapat menjelaskan hal ini, kerana tidak ada sebab lain yang dapat diketahui. Dan dari parameter orbit S2, ahli astronomi dapat menghasilkan anggaran mengenai ukuran dan jisim objek.
Sebagai contoh, gerakan S2 telah mendorong para astronom mengira bahawa objek di tengah orbitnya mestilah tidak kurang daripada 4.1 juta Massa Suria (8.2 × 10³³ metrik tan; 9.04 × 10³³ tan AS). Selanjutnya, jejari objek ini mestilah kurang dari 120 AU, jika tidak S2 akan bertembung dengannya.
Walau bagaimanapun, bukti terbaik setakat ini diberikan pada tahun 2008 oleh Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics dan UCLAs Galactic Center Group. Dengan menggunakan data yang diperoleh dalam tempoh 16 tahun oleh Teleskop Sangat Besar dan Teleskop Keck ESO, mereka tidak hanya dapat menganggarkan jarak ke pusat galaksi kita dengan tepat (27.000 tahun cahaya dari Bumi), tetapi juga dapat mengesan orbit bintang-bintang di sana dengan ketepatan yang sangat besar.
Sebagai Reinhard Genzel, ketua pasukan dari Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics berkata:
“Tidak diragukan lagi aspek yang paling menakjubkan dari kajian jangka panjang kami adalah bahawa ia telah menyampaikan apa yang sekarang dianggap sebagai bukti empirik terbaik bahawa lubang hitam supermasif benar-benar wujud. Orbit bintang di Pusat Galaksi menunjukkan bahawa kepekatan jisim pusat empat juta jisim suria mestilah lubang hitam, tanpa keraguan yang munasabah. "
Petunjuk lain mengenai kehadiran Sagittarius A * muncul pada 5 Januari 2015, ketika NASA melaporkan suar sinar-X yang memecahkan rekod datang dari pusat galaksi kita. Berdasarkan pembacaan dari Chandra X-ray Observatory, mereka melaporkan pelepasan yang 400 kali lebih cerah daripada biasa. Ini dianggap hasil dari asteroid jatuh ke lubang hitam, atau oleh keterlibatan garis medan magnet di dalam gas yang mengalir ke dalamnya.
Galaksi lain:
Ahli astronomi juga telah menemui bukti SMBH di pusat galaksi lain dalam Kumpulan Tempatan dan seterusnya. Ini termasuk Galaksi Andromeda (M31) dan galaksi elips M32 yang berdekatan, dan galaksi spiral NGC 4395 yang jauh. Ini berdasarkan fakta bahawa bintang dan awan gas berhampiran pusat galaksi ini menunjukkan peningkatan halaju yang dapat dilihat.
Petunjuk lain adalah Active Galactic Nuclei (AGN), di mana gelombang gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, optik, ultra-ungu (UV), sinar-X dan sinar gamma dikesan secara berkala berasal dari kawasan bahan sejuk (gas dan debu ) di pusat galaksi yang lebih besar. Walaupun radiasi tidak datang dari lubang hitam itu sendiri, pengaruh objek besar seperti itu pada benda sekitarnya dipercayai penyebabnya.
Ringkasnya, gas dan habuk membentuk cakera pertambahan di tengah galaksi yang mengorbit lubang hitam supermasif, secara beransur-ansur memberi makan kepada mereka. Kekuatan graviti yang luar biasa di rantau ini memampatkan bahan cakera sehingga mencapai jutaan darjah kelvin, menghasilkan sinaran terang dan tenaga elektromagnetik. Corona bahan panas terbentuk di atas cakera penambahan juga, dan dapat menyebarkan foton hingga tenaga sinar-X.
Interaksi antara medan magnet berputar SMBH dan cakera penambahan juga menghasilkan jet magnet yang kuat yang menembakkan bahan di atas dan di bawah lubang hitam pada kelajuan relativistik (iaitu pada pecahan signifikan dari kelajuan cahaya). Jet-jet ini boleh meluas selama beratus-ratus ribu tahun cahaya, dan merupakan sumber kedua potensi radiasi yang diperhatikan.
Apabila Galaxy Andromeda bergabung dengan yang kita miliki dalam beberapa bilion tahun, lubang hitam supermasif yang berada di tengahnya akan bergabung dengan kita sendiri, menghasilkan lubang yang jauh lebih besar dan kuat. Interaksi ini cenderung mengeluarkan beberapa bintang dari galaksi gabungan kita (menghasilkan bintang jahat), dan juga menyebabkan inti galaksi kita (yang kini tidak aktif) menjadi aktif kembali.
Kajian mengenai lubang hitam masih di peringkat awal. Dan apa yang telah kita pelajari selama beberapa dekad belakangan ini menarik dan mengagumkan. Sama ada jisim lebih rendah atau supermasif, lubang hitam adalah bahagian tidak terpisahkan dari Alam Semesta kita dan memainkan peranan aktif dalam evolusinya.
Siapa yang tahu apa yang akan kita dapati ketika kita melihat lebih jauh ke Alam Semesta? Mungkin suatu hari kita teknologi, dan keberanian semata-mata, akan ada sehingga kita mungkin berusaha memuncak di bawah tabir cakrawala peristiwa. Bolehkah anda bayangkan perkara itu berlaku?
Kami telah menulis banyak artikel menarik mengenai lubang hitam di sini di Space Magazine. Berikut adalah keraguan yang munasabah: Lubang Hitam Supermasif Tinggal di Pusat Galaksi Kami, Sinar X-Ray Flare Echo Mengungkap Torus Lubang Hitam Supermasif, Bagaimana Anda Menimbang Lubang Hitam Supermasif? Ikuti Suhu, dan Apa Yang Berlaku Apabila Lubang Hitam Supermasif Bertembung?
Astronomi Cast juga beberapa episod yang relevan mengenai perkara ini. Inilah Episod 18: Lubang Hitam Besar dan Kecil, dan Episod 98: Quasar.
Lebih banyak lagi untuk dijelajahi: Episod Astronomi Cast Quasars, dan Lubang Hitam Besar dan Kecil.
Sumber:
- Wikipedia - Lubang Hitam Supermasif
- NASA - Lubang Hitam Supermasif
- Swinburne University: Cosmos - Supermassive Black Hole
