Tahun lalu, ahli astronomi menemui lubang hitam yang tenang di galaksi yang jauh yang meletus setelah mencakar dan memakan bintang yang lewat. Kini para penyelidik telah mengenal pasti isyarat sinar-X khas yang diperhatikan pada hari-hari berikutan ledakan yang datang dari bahan yang berada di ambang jatuh ke lubang hitam.
Isyarat kisah ini, yang disebut ayunan kuasi-berkala atau QPO, adalah ciri khas cakera penambahan yang sering mengelilingi objek yang paling padat di alam semesta - bintang kerdil putih, bintang neutron dan lubang hitam. QPO telah dilihat di banyak lubang hitam berjisim bintang, dan terdapat bukti yang mengujakan bagi mereka dalam beberapa lubang hitam yang mungkin mempunyai jisim kelas menengah antara 100 hingga 100,000 kali cahaya matahari.
Sehingga penemuan baru, QPO telah dikesan hanya di sekitar satu lubang hitam supermasif - jenis yang mengandungi berjuta-juta jisim suria dan terletak di pusat galaksi. Objek itu adalah galaksi jenis Seyfert REJ 1034 + 396, yang pada jarak 576 juta tahun cahaya terletak berdekatan.
"Penemuan ini memperluas jangkauan kami ke ujung paling dalam lubang hitam yang terletak berbilion tahun cahaya, yang sangat mengagumkan. Ini memberi kita peluang untuk meneroka sifat lubang hitam dan menguji relativiti Einstein pada saat alam semesta sangat berbeza daripada yang ada sekarang, ”kata Rubens Reis, seorang Einstein Postdoctoral Fellow di University of Michigan di Ann Arbor. Reis mengetuai pasukan yang menemui isyarat QPO menggunakan data dari teleskop sinar-X Suzaku dan XMM-Newton yang mengorbit, penemuan yang dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan hari ini di Science Express.
Sumber sinar-X yang dikenali sebagai Swift J1644 + 57 - setelah koordinat astronomi dalam buruj Draco - ditemui pada 28 Mac 2011, oleh satelit Swift NASA. Pada mulanya dianggap sebagai jenis ledakan yang lebih umum yang disebut ledakan sinar gamma, tetapi pemadaman secara beransur-ansur tidak sesuai dengan yang pernah dilihat sebelumnya. Ahli astronomi segera bertemu dengan idea bahawa apa yang mereka lihat adalah akibat dari peristiwa yang sangat luar biasa - kebangkitan lubang hitam galaksi yang tidak aktif ketika ia menghancurkan dan meletupkan bintang yang lewat. Galaksi begitu jauh sehingga cahaya dari peristiwa itu harus menempuh perjalanan 3,9 bilion tahun sebelum sampai ke Bumi.
Maklumat video: Pada 28 Mac 2011, Swift NASA mengesan nyalaan sinar-X yang kuat yang disebabkan oleh lubang hitam yang melahap bintang. Dalam satu model, yang digambarkan di sini, bintang seperti matahari di orbit eksentrik terjun terlalu dekat dengan lubang hitam pusat galaksi. Kira-kira separuh daripada massa bintang memberi cakera penambahan di sekitar lubang hitam, yang seterusnya menggerakkan jet zarah yang memancarkan radiasi ke Bumi. Kredit: Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA / Makmal Imej Konseptual
Bintang itu mengalami pasang surut ketika mencapai titik paling dekat dengan lubang hitam dan cepat terkoyak. Sebilangan gasnya jatuh ke arah lubang hitam dan membentuk cakera di sekelilingnya. Bahagian paling dalam cakera ini dipanaskan dengan cepat hingga suhu berjuta-juta darjah, cukup panas untuk memancarkan sinar-X. Pada masa yang sama, melalui proses yang masih belum difahami sepenuhnya, jet yang diarahkan berlawanan tegak lurus dengan cakera yang terbentuk berhampiran lubang hitam. Jet-jet ini meletupkan jirim ke luar pada halaju lebih besar daripada 90 peratus kelajuan cahaya di sepanjang paksi putaran lubang hitam. Salah satu jet ini kebetulan menunjuk lurus ke Bumi.
Sembilan hari selepas ledakan itu, Reis, Strohmayer dan rakan-rakan mereka memerhatikan Swift J1644 + 57 menggunakan Suzaku, satelit sinar-X yang dikendalikan oleh Badan Eksplorasi Aeroangkasa Jepun dengan penyertaan NASA. Kira-kira sepuluh hari kemudian, mereka kemudian memulakan kempen pemantauan yang lebih lama menggunakan balai cerap XMM-Newton Badan Angkasa Eropah.
"Oleh kerana bahan dalam jet bergerak begitu cepat dan miring hampir ke garis pandang kami, kesan relativasi meningkatkan sinaran sinar-Xnya sehingga kita dapat menangkap QPO, yang sebaliknya sukar untuk dikesan pada jarak yang sangat jauh , "Kata Tod Strohmayer, ahli astrofizik dan pengarang bersama kajian di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Md.
Oleh kerana gas panas di cakera paling dalam berputar ke arah lubang hitam, ia mencapai titik yang disebut oleh para astronom sebagai orbit bulat stabil paling dalam (ISCO). Lebih dekat dengan lubang hitam dan gas dengan cepat menjunam ke cakrawala peristiwa, titik tidak akan kembali. Gas berputar ke dalam cenderung menumpuk di sekitar ISCO, di mana ia menjadi sangat panas dan memancarkan banjir sinar-X. Kecerahan sinar-X ini bervariasi dalam corak yang berulang pada selang waktu yang hampir biasa, mewujudkan isyarat QPO.
Data menunjukkan bahawa QPO Swift J1644 + 57 berbasikal setiap 3.5 minit, yang menempatkan wilayah sumbernya antara 2.2 dan 5.8 juta batu (4 hingga 9.3 juta km) dari pusat lubang hitam, jarak yang tepat bergantung pada seberapa cepat lubang hitam sedang berpusing. Untuk meletakkan ini dalam perspektif, jarak maksimum hanya sekitar 6 kali diameter matahari kita. Jarak dari wilayah QPO ke cakrawala peristiwa juga bergantung pada kelajuan putaran, tetapi untuk lubang hitam berputar pada teori kadar maksimum yang memungkinkan, cakrawala berada di dalam ISCO.
"QPO mengirimi kami maklumat dari lubang hitam, di mana kesan relativiti menjadi paling melampau," kata Reis. "Kemampuan untuk mendapatkan gambaran mengenai proses ini dalam jarak yang sangat jauh adalah hasil yang sangat indah dan menjanjikan."
Kapsyen gambar utama: Ilustrasi ini menyoroti ciri utama Swift J1644 + 57 dan meringkaskan apa yang ditemui oleh para astronom mengenainya. Kredit: Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA
