Selama lebih empat dekad, ahli astronomi telah membuat teori mengenai kewujudan sistem dua lubang hitak supermasif, tetapi bukti visual langsung masih sukar diperoleh. Kini, komuniti saintifik gempar dengan keseronokan apabila penyelidik akhirnya berjaya merakam imej pertama yang disahkan bagi dua lubang hitam yang mengorbit antara satu sama lain dalam kuasar OJ287, terletak lima bilion tahun cahaya jauhnya. Penemuan terobosan ini bukan sahaja mengesahkan hipotesis berusia 40 tahun, malah memberikan pandangan penting mengenai salah satu persoalan paling mengelirukan dalam astronomi: bagaimana lubang hitam supermasif mengatasi masalah parsec terakhir untuk akhirnya bergabung.
Tarian Orbital Gergasi Kosmik
Imej yang baru didedahkan ini menunjukkan dua titik terang mewakili jet zarah tenaga tinggi yang dipancarkan oleh lubang hitam, dengan lubang hitam lebih besar dianggarkan 18 bilion jisim solar dan pasangan lebih kecilnya pada 150 juta jisim solar. Apa yang menjadikan sistem ini amat menarik perhatian ahli astronomi ialah tempoh orbit 12 tahun, yang perbincangan komuniti mendedahkan mewujudkan beberapa dinamik yang sukar dipercayai. Lubang hitam lebih kecil mengorbit pada kelajuan mencecah sehingga 24.5% kelajuan cahaya semasa pendekatan terdekatnya, mencipta kesan relativistik yang saintis baru mula memahami.
Sistem ini, OJ287, mungkin merupakan sistem paling penting yang kita miliki untuk memahami apa yang berlaku kepada lubang hitam supermasif selepas gabungan galaksi. Inilah yang dipanggil 'Masalah Parsec Terakhir'.
Kepentingan OJ287 melangkaui sekadar membuktikan kewujudan dua lubang hitam. Seperti yang ditonjolkan perbincangan komuniti, sistem ini menyediakan makmal semula jadi untuk mengkaji bagaimana lubang hitam supermasif berevolusi selepas galaksi berlanggar. Apabila dua galaksi bergabung, lubang hitam pusat mereka sepatutnya secara teori berpusing ke arah satu sama lain dan akhirnya bergabung, tetapi ahli astronomi menghadapi kesukaran untuk menerangkan bagaimana mereka merentasi parsec terakhir pemisahan.
Ciri-ciri Sistem Lubang Hitam Berkembar OJ287:
| Ciri | Lubang Hitam Utama | Lubang Hitam Sekunder |
|---|---|---|
| Jisim | 18 bilion jisim suria | 150 juta jisim suria |
| Jejari Schwarzschild | 356 AU | 3.0 AU |
| Tempoh Orbit | 12 tahun | 12 tahun |
| Paksi Separa Utama | 13,800 AU (~0.22 tahun cahaya) | 13,800 AU (~0.22 tahun cahaya) |
| Kelajuan Orbit (purata) | 282 km/s (0.094% c) | 33,900 km/s (11.3% c) |
| Kelajuan Orbit (jarak paling hampir) | 613 km/s (0.20% c) | 73,600 km/s (24.5% c) |
| Anggaran Masa Hingga Bergabung | ~10,000 tahun | ~10,000 tahun |
Menyelesaikan Teka-teki Parsec Terakhir
Sistem OJ287 menawarkan petunjuk penting untuk menyelesaikan apa yang ahli astronomi panggil masalah parsec terakhir. Model teori meramalkan bahawa apabila dua lubang hitam supermasif menghampiri kira-kira satu parsec antara satu sama lain, mereka menghabiskan bintang berhampiran yang membantu mengecutkan orbit mereka melalui geseran dinamik. Ini sepatutnya menyebabkan pereputan orbit terbantut, menghalang lubang hitam daripada mendekati cukup untuk gelombang graviti mengambil alih dan melengkapkan penggabungan. Namun, memandangkan kita memerhatikan galaksi bergabung di seluruh alam semesta, beberapa mekanisme mesti merentasi jurang ini.
Analisis komuniti mencadangkan bahawa kajian terperinci orbit OJ287 boleh mendedahkan fizik yang hilang. Sistem ini menunjukkan lubang hitam lebih kecil menembusi cakera akresi lubang hitam lebih besar dua kali setiap orbit 12 tahun, mencipta nyalaan mengagumkan dan berpotensi memberikan mekanisme tambahan untuk kehilangan tenaga orbit. Sesetengah pengulas membuat spekulasi sama ada gas antara bintang, dan bukan hanya bintang, boleh membantu meleraikan momentum, walaupun yang lain menyatakan mungkin tidak ada jisim gas yang mencukupi berbanding bintang untuk membuat perbezaan ketara.
Istilah Astronomi Utama yang Dijelaskan:
- Masalah Parsec Terakhir: Cabaran teori yang menjelaskan bagaimana lubang hitam supermasif mengatasi jarak parsec terakhir untuk bergabung selepas perlanggaran galaksi
- Kuasar: Nukleus galaksi aktif yang sangat bercahaya yang dikuasakan oleh pertambahan ke atas lubang hitam supermasif
- Jejari Schwarzschild: Jarak dari pusat lubang hitam di mana halaju lepas menyamai kelajuan cahaya
- Mikro-saat lengkok: Ukuran sudut yang bersamaan dengan satu per juta saat lengkok, digunakan untuk pemerhatian astronomi yang sangat tepat
Keajaiban Teknikal Di Sebalik Penemuan
Merakam imej ini memerlukan pencapaian teknologi yang luar biasa. Pasukan penyelidik menggunakan data dari satelit RadioAstron, yang antenanya memanjang hampir separuh jalan antara Bumi dan Bulan, memberikan resolusi kira-kira 100,000 kali lebih tinggi daripada teleskop berasaskan Bumi. Astronomi radio berasaskan angkasa ini adalah penting memandangkan pemerhatian darat kekurangan resolusi untuk memisahkan dua lubang hitam. Ketepatan yang diperlukan adalah astronomi dalam erti kata literal - pemisahan antara lubang hitam hanya berukuran 20 mikro-arkasaat, sudut yang begitu kecil ia setara dengan mengesan duit syiling di Bulan dari Bumi.
Penemuan ini juga mendedahkan fenomena tidak dijangka, termasuk jet berpintal dari lubang hitam lebih kecil yang berkelakuan seperti hos taman berputar. Saintis mengaitkan ini kepada gerakan orbital lubang hitam yang mempengaruhi trajektori jet dari masa ke masa. Pemerhatian masa depan akan mengesan bagaimana orientasi jet ini berubah semasa lubang hitam meneruskan tarian kosmik mereka, memberikan lebih banyak data tentang dinamik sistem.
Implikasi untuk Evolusi Galaksi dan Seterusnya
Pengesahan sistem dua ini mempunyai implikasi mendalam untuk pemahaman kita tentang evolusi galaksi. Memandangkan kebanyakan galaksi besar dipercayai telah mengalami gabungan sepanjang sejarah kosmik, sistem dua lubang hitam sepatutnya biasa, namun sehingga kini mereka terkenal sukar dikesan. Sistem OJ287 menunjukkan bahawa pasangan sedemikian boleh wujud dalam orbit stabil untuk tempoh yang panjang, dan penggabungan akhir mereka melalui pancaran gelombang graviti mewakili salah satu peristiwa paling bertenaga di alam semesta.
Komuniti juga telah menyatakan kemungkinan menarik di luar astronomi tulen. Seorang pengulas memerhatikan bahawa sistem sedemikian secara teori boleh membolehkan tamadun melancarkan kapal angkasa pada pecahan ketara kelajuan cahaya menggunakan manuver slingshot graviti, walaupun brek di destinasi akan menghadapi cabaran besar. Yang lain kagum dengan persekitaran fizik melampau, di mana lubang hitam lebih kecil mengorbit pada hampir suku kelajuan cahaya, mencipta kesan dilasi masa dramatik dan peluang unik untuk menguji kerelatifan am di bawah keadaan melampau.
Penemuan sifat dua OJ287 menandakan pencapaian penting dalam astrofizik, memberikan kedua-dua pengesahan teori lama dan teka-teki baru untuk diselesaikan. Semasa ahli astronomi terus memantau sistem ini melalui kitaran orbit 12 tahun, mereka menjangka untuk mengumpul maklumat lebih terperinci tentang interaksi lubang hitam, berpotensi mendedahkan mekanisme misteri yang menyelesaikan masalah parsec terakhir dan menerangkan bagaimana gergasi kosmik ini akhirnya bersatu.
Rujukan: Scientists capture first image of two black holes in orbit