Selama hampir setengah abad, para saintis mengikuti teori bahawa apabila bintang tiba di akhir kitaran hidupnya, ia akan mengalami keruntuhan graviti. Pada ketika ini, dengan anggapan jisim yang cukup, keruntuhan ini akan mencetuskan pembentukan lubang hitam. Mengetahui kapan dan bagaimana lubang hitam akan terbentuk telah lama dicari oleh ahli astronomi.
Dan mengapa tidak? Mampu menyaksikan pembentukan lubang hitam bukan hanya merupakan peristiwa yang mengagumkan, tetapi juga akan menghasilkan harta penemuan ilmiah. Dan menurut kajian baru-baru ini oleh sepasukan penyelidik dari Ohio State University di Columbus, kita mungkin akhirnya telah melakukan itu.
Pasukan penyelidik diketuai oleh Christopher Kochanek, seorang Profesor Astronomi dan seorang Cendekiawan terkemuka di Ohio State. Dengan menggunakan gambar yang diambil oleh Teleskop Binokular Besar (LBT) dan Teleskop Angkasa Hubble (HST), dia dan rakannya melakukan serangkaian pemerhatian terhadap bintang supergiant merah bernama N6946-BH1.
Untuk memecahkan proses pembentukan lubang hitam, menurut pemahaman kita sekarang mengenai kitaran hidup bintang, lubang hitam terbentuk setelah bintang berjisim sangat tinggi mengalami supernova. Ini bermula apabila bintang telah habis bekalan bahan bakarnya dan kemudian mengalami kehilangan jisim secara tiba-tiba, di mana cangkang luar bintang ditumpahkan, meninggalkan bintang neutron yang tersisa.
Ini kemudian diikuti oleh elektron yang menempel kembali ke ion hidrogen yang telah dibuang, yang menyebabkan suar terang berlaku. Apabila peleburan hidrogen berhenti, sisa bintang mula sejuk dan pudar; dan akhirnya bahan yang lain terkondensasi untuk membentuk lubang hitam.
Namun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa ahli astronomi membuat spekulasi bahawa dalam beberapa kes, bintang akan mengalami supernova yang gagal. Dalam senario ini, bintang berjisim sangat tinggi mengakhiri kitaran hidupnya dengan berubah menjadi lubang hitam tanpa letupan tenaga besar yang biasa berlaku sebelumnya.
Seperti yang dinyatakan oleh pasukan Ohio dalam kajian mereka - bertajuk "Pencarian supernova yang gagal dengan Teleskop Binokular Besar: pengesahan bintang yang hilang" - ini mungkin berlaku pada N6946-BH1, supergen merah yang mempunyai 25 kali jisim kita Matahari terletak 20 juta tahun cahaya dari Bumi.
Dengan menggunakan maklumat yang diperoleh dengan LBT, pasukan menyatakan bahawa N6946-BH1 menunjukkan beberapa perubahan menarik dalam kilauannya antara 2009 dan 2015 - ketika dua pemerhatian memisahkan dibuat. Dalam gambar 2009, N6946-BH1 muncul sebagai bintang yang terpencil yang terang. Ini selaras dengan data arkib yang diambil oleh HST pada tahun 2007.
Namun, data yang diperoleh oleh LBT pada tahun 2015 menunjukkan bahawa bintang itu tidak lagi terlihat pada panjang gelombang yang dapat dilihat, yang juga disahkan oleh data Hubble dari tahun yang sama. Data LBT juga menunjukkan bahawa selama beberapa bulan selama tahun 2009, bintang itu mengalami suar yang singkat tetapi sengit, di mana ia menjadi satu juta kali lebih terang daripada Matahari kita, dan kemudian memudar.
Mereka juga meneliti data dari tinjauan Palomar Transit Factory (PTF) untuk perbandingan, dan juga pemerhatian yang dibuat oleh Ron Arbor (ahli astronomi amatur dan pemburu supernova). Dalam kedua kes tersebut, pemerhatian menunjukkan bukti suar dalam tempoh singkat pada tahun 2009 diikuti dengan pudar yang stabil.
Pada akhirnya, semua maklumat ini sesuai dengan model lubang hitam supernova yang gagal. Sebagai Prof Kochanek, pengarang utama makalah kumpulan - - memberitahu Space Magazine melalui e-mel:
"Dalam gambaran pembentukan supernova / lubang hitam yang gagal dalam peristiwa ini, sementara itu didorong oleh supernova yang gagal. Bintang yang kita lihat sebelum acara itu berwarna merah supergiant - jadi anda mempunyai teras padat (ukuran ~ bumi) keluar dari shell pembakar hidrogen, dan kemudian sampul besar hidrogen yang besar dan membengkak yang mungkin meluas ke skala Musytari orbit. Sampul surat ini sangat lemah pada bintang. Apabila inti bintang runtuh, jisim graviti turun sebanyak sepersepuluh jisim matahari kerana tenaga yang dibawa oleh neutrino. Penurunan graviti bintang ini cukup untuk menghantar gelombang kejutan yang lemah melalui sampul yang bengkak yang menghantarnya hanyut. Ini menghasilkan cahaya bercahaya rendah (berbanding dengan supernova, kira-kira sejuta kali cahaya luminositi) yang berlangsung sekitar satu tahun dan dikuasakan oleh tenaga pengumpulan semula. Semua atom dalam sampul bengkak diionisasi - elektron tidak terikat pada atom - ketika sampul yang dikeluarkan mengembang dan menyejukkan, elektron semuanya terikat pada atom lagi, yang melepaskan tenaga untuk memberi tenaga sementara. Apa yang kami lihat dalam data sesuai dengan gambar ini. "
Secara semula jadi, pasukan itu mempertimbangkan semua kemungkinan yang ada untuk menjelaskan "kehilangan" bintang itu secara tiba-tiba. Ini termasuk kemungkinan bintang itu diselimuti oleh debu yang begitu banyak sehingga cahaya optik / UVnya diserap dan dipancarkan semula. Tetapi seperti yang mereka dapati, ini tidak sesuai dengan pengamatan mereka.
"Intinya adalah bahawa tidak ada model yang menggunakan debu untuk menyembunyikan bintang yang benar-benar berfungsi, jadi nampaknya apa sahaja yang ada sekarang harus lebih terang daripada bintang yang sudah ada." Kochanek menjelaskan. "Dalam konteks model supernova yang gagal, cahaya sisa konsisten dengan pelepasan pelepasan waktu akhir dari bahan yang masuk ke lubang hitam yang baru terbentuk."
Secara semula jadi, pemerhatian lebih lanjut akan diperlukan sebelum kita dapat mengetahui apakah ini berlaku atau tidak. Ini kemungkinan besar melibatkan misi IR dan sinar-X, seperti Teleskop Angkasa Spitzer dan Observatorium sinar-X Chandra, atau salah satu dari banyak teleskop ruang angkasa generasi akan datang yang akan digunakan pada tahun-tahun mendatang.
Sebagai tambahan, Kochanek dan rakan-rakannya berharap dapat terus memantau kemungkinan lubang hitam menggunakan LBT, dan dengan mengunjungi semula objek tersebut dengan HST dalam waktu sekitar satu tahun dari sekarang. "Jika itu benar, kita harus terus melihat objek itu memudar seiring waktu," katanya.
Tidak perlu dikatakan, jika benar, penemuan ini akan menjadi peristiwa yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam sejarah astronomi. Dan berita itu tentunya telah mendapat banyak kegembiraan dari komuniti saintifik. Seperti yang dinyatakan oleh Avi Loeb - seorang profesor astronomi di Universiti Harvard - Space Magazine melalui e-mel:
"Pengumuman mengenai kemungkinan penemuan bintang yang runtuh untuk membuat lubang hitam sangat menarik. Sekiranya benar, ini akan menjadi pandangan langsung pertama ruang penghantaran lubang hitam. Gambarnya agak tidak kemas (seperti mana-mana bilik bersalin), dengan ketidakpastian mengenai sifat bayi yang dihantar. Cara untuk mengesahkan bahawa lubang hitam dilahirkan adalah dengan mengesan sinar-X.
"Kami tahu bahawa lubang hitam besar-besaran ada, baru-baru ini berkat penemuan gelombang graviti dari penyatuan mereka oleh pasukan LIGO. Hampir lapan puluh tahun yang lalu Robert Oppenheimer dan kolaborator meramalkan bahawa bintang besar boleh runtuh ke lubang hitam. Sekarang kita mungkin mempunyai bukti langsung pertama bahawa proses itu sebenarnya berlaku secara semula jadi.
Tetapi tentu saja, kita harus mengingatkan diri kita sendiri bahawa memandangkan jaraknya, apa yang dapat kita saksikan dengan N6946-BH1 terjadi 20 juta tahun yang lalu. Jadi dari perspektif lubang hitam yang berpotensi ini, pembentukannya adalah berita lama. Tetapi bagi kami, ini boleh menjadi salah satu pemerhatian paling hebat dalam sejarah astronomi.
Sama seperti ruang dan masa, makna adalah relatif kepada pemerhati!
