Ini lebih kecil dari yang diyakini peneliti – Sains Terkini


Lubang hitam adalah bagian penting dari bagaimana para astrofisikawan memahami alam semesta – sangat penting sehingga para ilmuwan berusaha membangun sensus semua lubang hitam di galaksi Bima Sakti.

Tetapi penelitian baru menunjukkan bahwa pencarian mereka mungkin telah kehilangan seluruh kelas lubang hitam yang mereka tidak tahu ada.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan hari ini di jurnal Ilmu, para astronom menawarkan cara baru untuk mencari lubang hitam, dan menunjukkan bahwa ada kemungkinan ada kelas lubang hitam yang lebih kecil dari lubang hitam terkecil yang diketahui di alam semesta.

"Kami menunjukkan petunjuk ini bahwa ada populasi lain di luar sana yang kami belum benar-benar menyelidiki dalam mencari lubang hitam," kata Todd Thompson, seorang profesor astronomi di The Ohio State University dan penulis utama studi tersebut.

"Orang-orang mencoba memahami ledakan supernova, bagaimana bintang-bintang hitam supermasif meledak, bagaimana unsur-unsur terbentuk dalam bintang-bintang supermasif. Jadi jika kita dapat mengungkapkan populasi baru dari lubang hitam, itu akan memberi tahu kita lebih banyak tentang bintang mana yang meledak, yang , Yang membentuk lubang hitam, yang membentuk bintang-bintang neutron. Itu membuka bidang studi baru. "

Bayangkan sebuah sensus sebuah kota yang hanya menghitung orang 5'9 "dan lebih tinggi – dan bayangkan bahwa para pencacah bahkan tidak tahu bahwa orang yang lebih pendek dari 5'9" ada. Data dari sensus itu tidak lengkap, memberikan gambaran populasi yang tidak akurat. Itulah yang pada dasarnya terjadi dalam pencarian lubang hitam, kata Thompson.

Para astronom telah lama mencari lubang hitam, yang memiliki tarikan gravitasi yang sangat kuat sehingga tidak ada apa pun – tidak masalah, bukan radiasi – yang dapat lolos. Lubang hitam terbentuk ketika beberapa bintang mati, menyusut ke dalam diri mereka sendiri, dan meledak. Para astronom juga telah mencari bintang neutron – bintang kecil dan padat yang terbentuk ketika beberapa bintang mati dan runtuh.

Keduanya bisa menyimpan informasi menarik tentang unsur-unsur di Bumi dan tentang bagaimana bintang hidup dan mati. Tetapi untuk mengungkap informasi itu, para astronom pertama-tama harus mencari tahu di mana lubang hitam itu berada. Dan untuk mencari tahu di mana lubang hitam itu berada, mereka perlu tahu apa yang mereka cari.

Satu petunjuk: Lubang hitam sering ada dalam sesuatu yang disebut sistem biner. Ini berarti bahwa dua bintang cukup dekat satu sama lain untuk dikunci bersama oleh gravitasi dalam orbit bersama di sekitar satu sama lain. Ketika salah satu dari bintang-bintang itu mati, yang lain dapat tetap, masih mengorbit ruang di mana bintang mati – sekarang lubang hitam atau bintang neutron – pernah tinggal, dan di mana lubang hitam atau bintang neutron telah terbentuk.

Selama bertahun-tahun, lubang hitam yang diketahui para ilmuwan adalah antara sekitar lima dan 15 kali massa matahari. Bintang-bintang neutron yang diketahui umumnya tidak lebih besar dari sekitar 2,1 kali massa matahari – jika mereka di atas 2,5 kali massa matahari, mereka akan runtuh ke lubang hitam.

Tetapi pada musim panas 2017, survei yang disebut LIGO – Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – melihat dua lubang hitam bergabung bersama di sebuah galaksi sekitar 1,8 juta tahun cahaya. Salah satu lubang hitam itu sekitar 31 kali massa matahari; yang lain sekitar 25 kali massa matahari.

"Segera, semua orang seperti 'wow,' karena itu adalah hal yang spektakuler," kata Thompson. "Bukan hanya karena terbukti LIGO bekerja, tetapi karena massa sangat besar. Lubang hitam sebesar itu adalah masalah besar – kami belum pernah melihatnya sebelumnya."

Thompson dan astrofisikawan lainnya telah lama menduga bahwa lubang hitam mungkin berukuran di luar kisaran yang diketahui, dan penemuan LIGO membuktikan bahwa lubang hitam bisa lebih besar. Tapi tetap ada jendela ukuran antara bintang-bintang neutron terbesar dan lubang hitam terkecil.

Thompson memutuskan untuk melihat apakah dia dapat memecahkan misteri itu.

Dia dan ilmuwan lain mulai menyisir melalui data dari APOGEE, Eksperimen Observasi Galactic Observasi Apache Point, yang mengumpulkan spektrum cahaya dari sekitar 100.000 bintang di Bima Sakti. Spektrum, Thompson menyadari, dapat menunjukkan apakah sebuah bintang mungkin mengorbit di sekitar objek lain: Perubahan spektrum – pergeseran menuju panjang gelombang yang lebih biru, misalnya, diikuti oleh pergeseran ke panjang gelombang yang lebih merah – dapat menunjukkan bahwa bintang mengorbit yang tak terlihat. pendamping.

Thompson mulai menyisir data, mencari bintang yang menunjukkan perubahan itu, menunjukkan bahwa mereka mungkin mengorbit lubang hitam.

Kemudian, ia mempersempit data APOGEE menjadi 200 bintang yang mungkin paling menarik. Dia memberikan data tersebut kepada rekanan peneliti pascasarjana di Ohio State, Tharindu Jayasinghe, yang mengumpulkan ribuan gambar dari setiap sistem biner potensial dari ASAS-SN, Survei Otomatis All-Sky Automated for Supernovae. (ASAS-SN telah menemukan sekitar 1.000 supernova, dan kehabisan Negara Ohio.)

Data mereka berderak menemukan bintang merah raksasa yang tampaknya mengorbit sesuatu, tetapi sesuatu, berdasarkan perhitungan mereka, kemungkinan jauh lebih kecil daripada lubang hitam yang dikenal di Bima Sakti, tetapi jauh lebih besar dari bintang-bintang neutron yang paling dikenal.

Setelah lebih banyak perhitungan dan data tambahan dari Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph dan satelit Gaia, mereka menyadari bahwa mereka telah menemukan lubang hitam bermassa rendah, kemungkinan sekitar 3,3 kali massa matahari.

"Apa yang kami lakukan di sini adalah menemukan cara baru untuk mencari lubang hitam, tetapi kami juga berpotensi mengidentifikasi salah satu yang pertama dari kelas baru lubang hitam bermassa rendah yang sebelumnya tidak diketahui para astronom. " Kata Thompson. "Massa benda memberi tahu kita tentang pembentukan dan evolusi mereka, dan mereka memberi tahu kita tentang sifat mereka."

You may also like...

Leave a Reply

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