Ditemukan Lubang Hitam 5 Kali Lebih Besar dari Massa Matahari

representasi visual dari suatu sistem biner yang mirip dengan XTE J1859 226 / Foto: Jesús Corral Santana (IAC)

Para periset dari Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) telah menemukan keberadaan satu lubang hitam yang massanya 5,4 kali lebih besar dari massa Matahari.

Berlokasi di sistem biner Sinar-X XTE J1859 +226. Observasi tersebut dilakukan dari Gran Telescopia Canarias (GTC), pemerolehan data spekroskopik pertama dari sistem biner untuk dipublikasikan, merupakan penentu penemuan ini.

Biner sinar-X merupakan sistem bintang yang tersusun dari objek padat (yang mungkin bintang neuron atau sebuah lubang hitam) dan sebuah bintang ‘normal’ Objek padat itu mengisap bintang dan menambahkannya pada massanya sendiri, melalui semacam cakram spiral yang dibentuk disekitar sistem biner tersebut. Proses penyerapan ini dikenal dengan akresi. Hanya ada 20 sistem biner, diluar populasi perkiraan sekitar 5000 dalam Galaksi kita.

XTE J1859 +226, dengan biner sinar-X yang sementara, khusus terletak di konstelasi Vulpecula dan ditemukan oleh satelit RXTE selama letusan yang terdaftar pada tahun 1999.

“Biner sinar-X sementara disifatkan dengan penghabisan sebagian besar hidupnya dalam keadaan yang tenang, tetapi kadang-kadang memasuki masa letusan, selama waktu itu pula ritme akreasi materi terhadap lubang hitam terpacu,” Jesus Corral Santana menyatakan, seorang astrofisikawan dari IAC, yang memimpin penelitian yang diterbitkan dalam Monthly Notice of the Royal Astronomical Society (MNRAS)

Bintang-bintang Neutron seperti halnya lubang hitam merupakan peninggalan yang ditinggalkan oleh bintang masif setelah kematiannnya. Sebagian besar neutron yang diketahui mempunyai massa sekitar 1,4 kali massa Matahari, walaupun dalam beberapa kasus, nilai nilai itu melebihi 2 kali massa Matahari yang diukur. Para Astronomer percaya bahwa ketika lebih besar dari tiga kali massa matahari, bintang-bintang neuron tidak stabil, dan mengakhiri keruntuhannya dan membentuk sebuah lubang hitam.

Bagi Corral-Santasa, “mengukur massa objek padat adalah hal penting untuk menentukan apa jenis objek tersebut. Jika lebih besar tiga kali dari massa matahari, objek itu hanya akan jadi lubang hitam. Kita menemukan bahwa XTE J1859 + 226 mempunyai satu lubang hitam 5,4 kali lebih besar dari massa Matahari. Itu menjadi penegasan tetap adanya sebuah lubang hitam di objek ini.”

“Dengan hasil ini kami menambahkan potongan baru pada studi distribusi massa lubang hitam. Bentuk distribusi ini mempunyai implikasi sangat penting bagi pengetahuan kita tentang matinya bintang-bintang padat, formasi lubang hitam, dan evolusi sisitem biner sinar-X,” astrofisikawan IAC menambahkan.

Dua belas tahun observasi: mengukur yang tampak dan yang tak tampak

Tim astrofisikawan di IAC belum kehilangan jejak objek bintang sejak memasuki tahap letusan pada tahun 1999, ketika mulai mengadakan kampanye observasi untuk mengikuti evolusinya. Para periset telah menggabungkan ukuran fotometrik dari Teleskop Isaac Newton (TIN) dan Teleskop William Herchel (TWH) pada tahun 2000, dan ukuran dari Teleskop Optis Nordic (TON) pada tahun 2008, spektroskopi dilaksanakan dengan GTC pada tahun 2010, yang pertama pernah dipublikasikan tentang objek khusus ini.

“Karena kecemerlangan rendah sisitem yang di bawah observasi, kami butuh teleskop 10 meter untuk dapat memperoleh spektra. Dalam beberapa hal, dapat melakukan observasi dari GTC telah jadi penentu,” Corral-Santana menegaskan.

Pengukuran GTC dilakukan dengan instrumen OSIRIS, yang digunakan sebagai kamera atau sebagai sebuah spektrograf dalam rentangan yang dapat dilihat. Spektrograf mengurai cahaya yang diemisi oleh sebuah bintang ke frekuensi berbedanya dan memungkinkan garis-garis yang berhubungan unsur-unsur kimia yang berbeda ada di atmosfernya. Garis-garis ini mengemukakan informasi tentang sifat-sifat fisik bintang dan gerakannya.

Pengukuran fotometrik memungkinkan penentuan periode orbit biner (6,6 jam), sementara data spektroskopi juga memberikan informasi tentang kecepatan gerakan orbital bintang sekitar lubang hitam. Kombinasi kedua parameter ini terbukti penting dalam menghitung massa lubang hitam.

Gran telescopia canarias (GTC), yang berlokasi di Observatorium Roque de los Muchachos di La Palma, Kepulaan Kenari merupakan teleskop infra merah optis terbesar di Dunia, dengan cermin bergaris tengah 10,4 m.