Mendeteksi ‘Detak Jantung’ Kandidat Lubang Hitam Terkecil

Sebuah tim astronom internasional telah menemukan sebuah kandidat lubang hitam terkecil yang diketahui menggunakan data dari Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) milik NASA. Bukti datang dari tipe pola sinar-x spesifik yang disebut “detak jantung” karena kemiripannya dengan elektrokardiogram. Pola ini hingga sekarang telah direkam dalam hanya satu sistem lubang hitam lain.

---

Dinamakan IGR J17091-3624 sesuai koordinat astronomisnya di langit, sistem kembar ini mengandung sebuah bintang normal dengan sebuah lubang hitam yang beratnya kurang dari tiga kali massa matahari. Massa ini dekat dengan perbatasan massa teoritis dimana lubang hitam mungkin terwujud.

 Gas dari bintang normal melaju menuju lubang hitam dan membentuk cakram di sekitarnya. Gesekan dalam cakram memanaskan gas hingga jutaan derajat, yang cukup panas untuk memancarkan sinar-x. Variasi siklis dalam intensitas sinar-x yang diamati mencerminkan proses-proses yang terjadi dalam cakram gas. Para ilmuan menduga kalau perubahan paling cepat terjadi di dekat cakrawala peristiwa lubang hitam, titik awal dimana segalanya, bahkan cahaya sekalipun, tidak dapat lepas.

 Para astronom pertama sadar adanya sistem kembar ini saat letupan tahun 2003. Data arsip dari berbagai misi antariksa menunjukkan kalau ia menjadi aktif setiap beberapa tahun. Letupan terbaru di bulan Februari ini dan masih berlangsung sampai sekarang. Sistem ini berada di arah rasi Skorpio, namun jaraknya belum terlalu jelas. Ia dapat dekat sekali yaitu 16 ribu tahun cahaya atau jauh sampai 65 ribu tahun cahaya.

 Pemegang rekor variabilitas sinar-x berjangkauan lebar adalah sistem kembar lubang hitam lainnya bernama   GRS 1915+105. Sistem ini adalah unik dalam menampilkan lebih dari selusin pola yang sangat terstruktur, berlangsung dalam hitungan detik dan jam.

 “Kami pikir kalau sebagian besar pola ini mewakili siklus akumulasi dan ejeksi dalam cakram yang tidak stabil, dan kami sekarang melihat tujuh diantaranya pada  IGR J17091,” kata Tomaso Belloni dari Brera Observatory di Merate, Italia. “Menemukan tanda ini dalam sistem lubang hitam kedua adalah sangat menyenangkan.”

 Pada GRS 1915, medan magnet kuat di dekat cakrawala peristiwa lubang hitam memancarkan sebagian gas menjadi jet ganda yang terarah dan berlawanan yang meletup pada kecepatan 98% laju cahaya. Puncak emisi detak jantungnya bersesuaian dengan kemunculan jet tersebut.

 Perubahan dalam spektrum sinar-x yang diamati oleh RXTE pada tiap detak mengungkapkan kalau bagian terdalam cakram memancarkan cukup radiasi untuk mendorong balik gasnya, menciptakan angin keluar yang kuat yang menghentikan aliran masuk, membuat lapar lubang hitam sementara dan mematikan jet. Hal ini bersesuaian dengan emisi yang meredup. Pada akhirnya, cakram dalam begitu terang dan panas sehingga ia bercerai berai dan tercebur ke lubang hitam, membangun kembali jet dan memulai siklus baru. Seluruh proses ini terjadi hanya dalam 40 detik.

 Sementara tidak ada bukti langsung  IGR J17091 memiliki sebuah jet partikel, tanda detaknya menunjukkan kalau proses yang sama sedang terjadi. Para peneliti mengatakan kalau emisi detak sistem ini dapat 20 kali lebih lemah dari   GRS 1915 dan dapat bersiklus sekitar delapan kali lebih cepat, sekitar lima detik saja.

 Astronom memperkirakan kalau GRS 1915 sekitar 14 kali massa matahari, menjadikannya lubang hitam paling masif yang diketahui terbentuk karena keruntuhan satu bintang. Tim peneliti menganalisis enam bulan pengamatan RXTE untuk membandingkan kedua sistem, menyimpulkan kalau   IGR J17091 pasti memiliki sebuah lubang hitam kecil.

 “Seperti halnya detak jantung tikus lebih cepat dari gajah, sinyal detak dari kedua lubang hitam in sesuai dengan skala massanya,” kata   Diego Altamirano, astrofisikawan dari Universitas Amsterdam di Belanda dan penulis perdana makalah yang menjelaskan temuan ini dalam edisi 4 November   The Astrophysical Journal Letters.

Para peneliti mengatakan kalau analisis ini hanyalah awal dari program yang lebih besar untuk membandingkan kedua lubang hitam ini secara lebih detail dengan data dari RXTE, satelit Swift NASA, dan observatorium XMM-Newton Eropa.

 “Hingga studi ini, GRS 1915 pada dasarnya satu-satunya dan ada banyak yang dapat kita pelajari dari yang satu ini,” kata   Tod Strohmayer, ilmuan proyek untuk RXTE di Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Md. “Sekarang, dengan sistem kedua memiliki tipe variabilitas yang sama, kita dapat mulai menguji seberapa baik kita memahami apa yang terjadi di tepian lubang hitam.”

Diluncurkan akhir 1995, RXTE adalah misi astrofisika yang dioperasikan NASA terlama bertugas setelah Hubble. RXTE memberikan jendela pengamatan unik dalam lingkungan ekstrim bintang neutron dan lubang hitam.