Pengesanan terbaru penggabungan lubang hitam paling besar yang pernah diperhatikan telah menghantar gelombang melalui komuniti saintifik, bukan sahaja dalam ruang masa tetapi dalam perbincangan hangat tentang apa yang diberitahu oleh objek-objek ekstrem ini kepada kita mengenai alam semesta. Penemuan GW231123 oleh kolaborasi LIGO-Virgo-KAGRA mewakili satu pencapaian yang mencabar pemahaman kita tentang bagaimana lubang hitam sebesar ini boleh wujud.
Pelepasan Tenaga Melampaui Imaginasi
Penggabungan yang mencipta lubang hitam bermassa 225 solar ini melepaskan jumlah tenaga yang hampir tidak dapat difahami. Apabila dua lubang hitam dengan berat kira-kira 100 dan 140 kali ganda massa Matahari kita berlanggar, kira-kira 15 massa solar bernilai bahan bertukar terus kepada tenaga. Angka yang mengejutkan ini telah menarik perhatian komuniti, dengan perbincangan menyerlahkan betapa lemahnya graviti sebenarnya walaupun pelepasan tenaga yang besar ini.
Graviti adalah sangat lemah sehingga jumlah tenaga yang besar itu diterjemahkan kepada hanya pengecutan relatif kurang daripada 10^-20, atau kira-kira lebar rambut dalam jarak dari Bumi ke Bulan.
Peristiwa ini berlaku kira-kira 2.2 bilion parsec jauhnya dari Bumi, menjadikan pengesanan ini lebih luar biasa memandangkan herotan kecil yang terpaksa diukur oleh LIGO.
Butiran Peristiwa GW231123
- Jisim lubang hitam akhir: 225 jisim suria
- Jisim komponen: ~100 dan ~140 jisim suria
- Tenaga yang ditukar kepada gelombang graviti: ~15 jisim suria
- Tarikh pengesanan: 23 November 2023
- Jarak dari Bumi: 2.2 Gpc (bilion parsec)
- Kedua-dua lubang hitam berputar hampir maksimum yang dibenarkan oleh relativiti am
Berputar di Pinggir Fizik
Apa yang menjadikan penemuan ini amat menarik ialah kedua-dua lubang hitam berputar pada kadar hampir maksimum yang dibenarkan oleh relativiti am Einstein. Putaran ekstrem ini mencipta dinamik kompleks yang mendorong model teori semasa ke had mereka. Putaran pantas juga mengubah bentuk horizon peristiwa lubang hitam daripada sfera sempurna kepada bentuk yang lebih oblat, menambah lapisan kerumitan kepada isyarat gelombang graviti.
Perbincangan komuniti mendedahkan daya tarikan dengan bagaimana gergasi berputar ini bergabung, dengan sesetengah membandingkan proses tersebut dengan titisan air yang bergabung, walaupun fizik yang terlibat jauh lebih eksotik. Proses penggabungan itu sendiri berkemungkinan mencipta herotan berbentuk kacang tanah sementara sebelum menetap ke dalam bentuk sfera akhir.
Misteri Pembentukan Semakin Mendalam
Mungkin aspek yang paling membingungkan penemuan ini ialah bagaimana lubang hitam sebesar ini boleh wujud sama sekali. Model standard evolusi stellar mencadangkan bahawa lubang hitam bersaiz ini tidak sepatutnya terbentuk melalui keruntuhan bintang biasa. Ini telah membawa saintis untuk mencadangkan bahawa gergasi ini mungkin hasil daripada penggabungan terdahulu antara lubang hitam yang lebih kecil, mencipta sejenis proses pembentukan hierarki.
Pengesanan ini menambah kepada bukti yang semakin berkembang bahawa pemahaman kita tentang pembentukan lubang hitam memerlukan semakan yang ketara, terutamanya untuk objek dalam apa yang dipanggil saintis sebagai jurang massa - saiz yang kelihatan terlalu besar untuk keruntuhan stellar tetapi terlalu kecil untuk pembentukan primordial.
Pencapaian Pengesanan LIGO
- Pengesanan pertama (2015): lubang hitam akhir bermassa 62 solar
- Rekod sebelumnya ( GW190521 , 2021): lubang hitam akhir bermassa 140 solar
- Rekod semasa ( GW231123 , 2023): lubang hitam akhir bermassa 225 solar
- Jumlah pengesanan sejak 2015: ~300 penggabungan lubang hitam
- Pengesanan pemerhatian keempat: 200+ penggabungan lubang hitam
Kebimbangan Bajet Mengancam Penemuan Masa Depan
Sambil meraikan kejayaan ini, komuniti menghadapi ketidakpastian tentang pemerhatian masa depan. Pemotongan bajet yang dicadangkan berpotensi menutup salah satu daripada dua observatori AS LIGO, yang akan memberi kesan teruk kepada keupayaan untuk mengesan peristiwa masa depan dan mengurangkan sensitiviti pengesanan. Cadangan bajet NSF semasa termasuk pengurangan 23% yang boleh menjejaskan penyelidikan gelombang graviti tepat ketika ia memasuki fasa paling produktifnya.
Kebimbangan masa ini amat akut memandangkan LIGO telah mengesan lebih 200 penggabungan lubang hitam dalam penjalanan pemerhatian semasanya sahaja, dengan setiap pengesanan memberikan wawasan baharu tentang fenomena paling ekstrem alam semesta. Potensi kehilangan keupayaan pengesanan akan mewakili kemunduran ketara untuk astronomi gelombang graviti pada saat genting dalam perkembangannya.
Rujukan: LIGO Detects Most Massive Black Hole Merger to Date