Bintang yang bertabrakan mungkin telah memicu transformasi drastis – Sains Terkini

Tampaknya alam semesta memiliki selera humor yang aneh. Sementara virus bertatah mahkota telah berjalan kasar di seluruh dunia, korona lain yang sama sekali berbeda sekitar 100 juta tahun cahaya dari Bumi telah menghilang secara misterius.

Untuk pertama kalinya, para astronom di MIT dan di tempat lain telah menyaksikan korona lubang hitam supermasif itu sendiri, cincin ultrabright, miliaran derajat partikel berenergi tinggi yang mengelilingi cakrawala peristiwa lubang hitam, tiba-tiba dihancurkan.

Penyebab transformasi dramatis ini tidak jelas, meskipun para peneliti menduga bahwa sumber bencana mungkin adalah bintang yang terperangkap dalam tarikan gravitasi lubang hitam. Seperti kerikil yang dilemparkan ke dalam gearbox, bintang itu mungkin telah memantul melalui cakram lubang hitam materi yang berputar-putar, menyebabkan segala sesuatu di sekitarnya, termasuk partikel berenergi tinggi korona, tiba-tiba jatuh ke lubang hitam.

Hasilnya, seperti yang diamati oleh para astronom, adalah penurunan tajam dan mengejutkan dalam kecerahan lubang hitam, dengan faktor 10.000, dalam waktu kurang dari satu tahun.

"Kami berharap perubahan luminositas sebesar ini akan bervariasi pada rentang waktu ribuan hingga jutaan tahun," kata Erin Kara, asisten profesor fisika di MIT. "Tapi di objek ini, kami melihatnya berubah 10.000 lebih dari setahun, dan bahkan berubah dengan faktor 100 dalam delapan jam, yang sama sekali tidak pernah terdengar dan benar-benar membingungkan."

Menyusul hilangnya korona, para astronom terus menonton ketika lubang hitam mulai perlahan-lahan menarik bersama material dari tepi luarnya untuk membentuk cakram akresi berputar-putar, yang pada gilirannya mulai memutar energi tinggi sinar-X dekat dengan cakrawala peristiwa lubang hitam. . Dengan cara ini, hanya dalam beberapa bulan, black hole mampu menghasilkan korona baru, hampir kembali ke luminositas aslinya.


"Ini tampaknya menjadi pertama kalinya kami melihat korona pertama-tama menghilang, tetapi kemudian juga membangun kembali sendiri, dan kami menonton ini secara real-time," kata Kara. "Ini akan sangat penting untuk memahami bagaimana korona lubang hitam dipanaskan dan diberdayakan sejak awal."

Kara dan rekan penulisnya, termasuk penulis utama Claudio Ricci dari Universidad Diego Portales di Santiago, Chili, telah mempublikasikan temuan mereka hari ini di Surat Jurnal Astrofisika. Rekan penulis dari MIT termasuk Ron Remillard, dan Dheeraj Pasham.

Mesin cuci yang gesit

Pada bulan Maret 2018, ledakan tak terduga menerangi pandangan ASSASN, Survei Otomatis All-Sky untuk Super-Novae, yang mensurvei seluruh langit malam untuk aktivitas supernova. Survei mencatat kilatan dari 1ES 1927 + 654, sebuah inti galaksi aktif, atau AGN, yang merupakan jenis lubang hitam supermasif dengan kecerahan lebih tinggi dari normal di pusat galaksi. ASSASN mengamati bahwa kecerahan objek melonjak hingga sekitar 40 kali luminositas normalnya.

"Ini adalah AGN yang kami tahu, tapi itu tidak terlalu istimewa," kata Kara. "Kemudian mereka memperhatikan bahwa AGN run-of-the-mill tiba-tiba menjadi cerah, yang menarik perhatian kami, dan kami mulai mengarahkan banyak teleskop lain dalam banyak panjang gelombang lain untuk melihatnya."

Tim menggunakan beberapa teleskop untuk mengamati lubang hitam pada pita gelombang sinar-X, optik, dan ultraviolet. Sebagian besar teleskop diarahkan ke lubang hitam secara berkala, misalnya merekam pengamatan sepanjang hari, setiap enam bulan. Tim ini juga menyaksikan lubang hitam setiap hari dengan NICER milik NASA, teleskop sinar-X yang jauh lebih kecil, yang dipasang di Stasiun Luar Angkasa Internasional, dengan detektor dikembangkan dan dibangun oleh para peneliti di MIT.

"NICER bagus karena sangat gesit," kata Kara. "Mesin cuci kecil ini memantul di sekitar ISS, dan dapat mengumpulkan satu ton foton sinar-X. Setiap hari, NICER dapat melihat AGN ini dengan cepat, lalu pergi dan melakukan sesuatu yang lain."

Dengan pengamatan yang sering, para peneliti dapat menangkap lubang hitam karena terjatuh secara terang-terangan, di hampir semua pita gelombang yang mereka ukur, dan terutama di pita sinar-X berenergi tinggi – sebuah pengamatan yang mengisyaratkan bahwa lubang hitam itu korona telah sepenuhnya dan tiba-tiba menguap.

"Setelah ASSASN melihatnya melewati ledakan gila besar ini, kami menyaksikan korona menghilang," kenang Kara. "Itu menjadi tidak terdeteksi, yang belum pernah kita lihat sebelumnya."

Kilatan menyentak

Fisikawan tidak yakin apa yang menyebabkan terbentuknya korona, tetapi mereka percaya itu ada hubungannya dengan konfigurasi garis medan magnet yang dijalankan melalui piringan akresi lubang hitam. Pada bagian luar dari cakram material yang berputar-putar pada lubang hitam, garis medan magnet kurang lebih dalam konfigurasi langsung. Lebih dekat, dan terutama di dekat horizon peristiwa, materi lingkaran dengan lebih banyak energi, dengan cara yang dapat menyebabkan garis-garis medan magnet berputar dan pecah, kemudian terhubung kembali. Kusut energi magnetik ini dapat memutar partikel-partikel yang berputar dekat dengan lubang hitam, ke tingkat sinar-X berenergi tinggi, membentuk korona seperti mahkota yang melingkari lubang hitam.


Kara dan rekan-rekannya percaya bahwa jika bintang bandel memang pelakunya hilangnya korona, itu pertama-tama akan dihancurkan oleh tarikan gravitasi lubang hitam, menyebarkan puing-puing bintang di cakram akresi. Ini mungkin menyebabkan flash sementara dalam kecerahan yang ditangkap ASSASN. "Gangguan pasang surut ini," sebagaimana para astronom menyebut peristiwa menyentak seperti itu, akan memicu banyak materi di cakram untuk tiba-tiba jatuh ke dalam lubang hitam. Itu juga mungkin telah membuang garis-garis medan magnet disk dari pukulan dengan cara yang tidak bisa lagi menghasilkan dan mendukung korona berenergi tinggi.

Poin terakhir ini berpotensi penting untuk memahami bagaimana korona terbentuk pertama kali. Bergantung pada massa lubang hitam, ada radius tertentu di mana bintang pasti akan tertarik oleh gravitasi lubang hitam.

"Apa yang memberitahu kita adalah bahwa, jika semua aksi terjadi dalam radius gangguan pasut, itu berarti konfigurasi medan magnet yang mendukung korona harus berada dalam radius itu," kata Kara. "Yang berarti bahwa, untuk korona normal, medan magnet dalam radius itu adalah yang bertanggung jawab untuk membuat korona."

Para peneliti menghitung bahwa jika sebuah bintang memang merupakan penyebab hilangnya korona lubang hitam, dan jika korona terbentuk dalam lubang hitam supermasif dengan ukuran yang sama, itu akan melakukannya dalam radius sekitar 4 menit cahaya – jarak yang secara kasar diterjemahkan menjadi sekitar 75 juta kilometer dari pusat lubang hitam.

"Dengan peringatan bahwa peristiwa ini terjadi karena gangguan pasang surut bintang, ini akan menjadi beberapa kendala ketat yang kita miliki di mana korona harus ada," kata Kara.

Korona sejak reformasi, menyala dalam sinar-X energi tinggi yang tim juga dapat mengamati. Ini tidak seterang dulu, tetapi para peneliti terus memantaunya, meskipun lebih jarang, untuk melihat apa lagi yang dimiliki sistem ini.

"Kami ingin mengawasinya," kata Kara. "Itu masih dalam kondisi fluks tinggi yang tidak biasa ini, dan mungkin itu akan melakukan sesuatu yang gila lagi, jadi kita tidak mau ketinggalan itu."

Penelitian ini sebagian didanai oleh NASA.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.