Ahli astronomi telah terpesona dengan kelompok globular sejak pertama kali diperhatikan pada abad ke-17. Koleksi bintang berbentuk sfera ini adalah antara sistem bintang tertua yang terkenal di Alam Semesta, sejak Zaman Semesta awal ketika galaksi baru mula tumbuh dan berkembang. Kumpulan seperti itu mengorbit pusat kebanyakan galaksi, dengan lebih dari 150 diketahui hanya milik Bima Sakti.
Salah satu kelompok ini dikenali sebagai NGC 3201, sebuah kelompok yang terletak kira-kira 16.300 tahun cahaya di buruj selatan Vela. Dengan menggunakan Teleskop Sangat Besar ESO (VLT) di Balai Cerap Paranal di Chile, sekumpulan ahli astronomi baru-baru ini mengkaji gugusan ini dan melihat sesuatu yang sangat menarik. Menurut kajian yang mereka keluarkan, kelompok ini tampaknya memiliki lubang hitam yang tertanam di dalamnya.
Kajian itu muncul di Makluman Bulanan Persatuan Astronomi Diraja di bawah tajuk "Calon lubang hitam massa bintang yang terpisah di gugus globular NGC 3201". Kajian ini diketuai oleh Benjamin Giesers dari Georg-August-University of Göttingen dan termasuk ahli dari Liverpool John Moores University, Queen Mary University of London, Leiden Observatory, Institute of Astrophysics and Space Sciences, ETH Zurich, dan Leibniz Institute untuk Astrophysics Potsdam (AIP).
Demi kajian mereka, pasukan bergantung pada instrumen Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) pada VLT untuk memerhatikan NGC 3201. Instrumen ini unik kerana cara memungkinkan para astronom mengukur pergerakan ribuan bintang jauh secara serentak . Dalam pemerhatian mereka, pasukan tersebut mendapati bahawa salah satu bintang kluster itu dilayang dengan kecepatan beberapa ratus kilometer sejam dan dengan jangka masa 167 hari.
Seperti yang dijelaskan oleh Giesers dalam siaran akhbar ESO:
“Ia mengorbit sesuatu yang sama sekali tidak kelihatan, yang mempunyai massa lebih dari empat kali Matahari - ini hanya boleh menjadi lubang hitam! Yang pertama dijumpai dalam kelompok globular dengan melihat secara langsung tarikan graviti.”
Penemuan ini agak tidak dijangka, dan ini merupakan kali pertama para astronom dapat mengesan lubang hitam yang tidak aktif di tengah-tengah gugus globular - yang bermaksud bahawa ia tidak pada masa ini bertambah atau dikelilingi oleh cakera gas yang bercahaya. Mereka juga dapat mengira jisim lubang hitam dengan mengukur pergerakan bintang di sekelilingnya dan dengan demikian mengekstrapolasi tarikan graviti yang sangat besar.
Dari sifat yang diperhatikan, pasukan menentukan bahawa bintang yang bergerak pantas adalah kira-kira 0.8 kali jisim Matahari kita dan jisim lubang hitamnya menjadi sekitar 4.36 kali jisim Matahari. Ini dimasukkan dalam kategori "lubang hitam massa bintang", yang merupakan bintang yang melebihi peruntukan jisim maksimum bintang neutron, tetapi lebih kecil daripada lubang hitam supermasif (SMBH) - yang terdapat di pusat-pusat kebanyakan galaksi.
Penemuan ini sangat penting, dan bukan hanya kerana ini adalah pertama kalinya para astronom melihat lubang hitam berjisim bintang di gugus globular. Di samping itu, ia mengesahkan apa yang telah disyaki oleh saintis selama beberapa tahun sekarang, berkat kajian radio dan sinar-x baru-baru ini mengenai kelompok globular dan pengesanan isyarat gelombang graviti. Pada asasnya, ini menunjukkan bahawa lubang hitam lebih biasa di gugus globular daripada yang difikirkan sebelumnya.
"Sehingga baru-baru ini, diasumsikan bahawa hampir semua lubang hitam akan hilang dari kelompok globular setelah waktu yang singkat dan sistem seperti ini seharusnya tidak ada!" kata Giesers. "Tetapi jelas ini tidak berlaku - penemuan kami adalah pengesanan langsung pertama kesan graviti lubang hitam berjisim bintang dalam kelompok globular. Penemuan ini membantu dalam memahami pembentukan kluster globular dan evolusi lubang hitam dan sistem binari - penting dalam konteks memahami sumber gelombang graviti. "
Penemuan ini juga penting memandangkan hubungan antara lubang hitam dan kelompok globular tetap misteri, tetapi sangat penting. Oleh kerana jisimnya yang tinggi, jumlah yang padat, dan usia yang hebat, para astronom percaya bahawa kelompok telah menghasilkan sejumlah besar lubang hitam berjisim sepanjang sejarah Alam Semesta. Oleh itu, penemuan ini dapat memberitahu kita banyak tentang pembentukan gugus globular, lubang hitam, dan asal-usul kejadian gelombang graviti.
Dan pastikan untuk menikmati podcast ESO ini yang menerangkan penemuan baru-baru ini:
