'Raksasa tak terlihat' ditemukan bersembunyi di balik lubang hitam ganda

DNVN - Gelombang gravitasi dari peristiwa GW190814 telah mengungkap jejak keberadaan lubang hitam supermasif tersembunyi di dekatnya, membuka perspektif baru tentang bagaimana lubang hitam biner terbentuk.

Penggabungan lubang hitam biner di dekat lubang hitam supermasif. Sumber: SHAO

Lubang hitam biner sudah menjadi salah satu fenomena paling misterius di alam semesta, tetapi para ilmuwan di Observatorium Astronomi Shanghai (SHAO) dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok baru-baru ini menemukan bukti bahwa lubang hitam biner mungkin tidak sendirian. Beberapa sistem lubang hitam biner kemungkinan didominasi oleh "pendamping raksasa" misterius di dekatnya.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr Wenbiao Han di SHAO melaporkan tanda-tanda bahwa peristiwa penggabungan lubang hitam biner GW190814 kemungkinan terjadi di bawah pengaruh gravitasi objek ketiga - mungkin lubang hitam supermasif itu sendiri.

Hasil penelitian yang diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters memberikan petunjuk penting untuk menguraikan asal-usul lubang hitam biner.

Peristiwa gelombang gravitasi terdeteksi oleh kolaborasi LIGO-Virgo-KAGRA. Sumber: SHAO

Sejak 2015, kolaborasi LIGO-Virgo-KAGRA telah mendeteksi lebih dari 100 peristiwa gelombang gravitasi, yang sebagian besar berasal dari penggabungan lubang hitam biner. Meskipun peristiwa-peristiwa ini telah berkontribusi pada pemahaman astrofisika, mekanisme pembentukan dan evolusinya masih belum sepenuhnya dijelaskan.

Sebelumnya, tim Dr. Han mengusulkan model "b-EMRI", yang menggambarkan skenario di mana sebuah lubang hitam supermasif "menangkap" sebuah lubang hitam biner, membentuk sistem tiga tingkat. Dalam struktur ini, pasangan lubang hitam biner mengorbit lubang hitam supermasif dan memancarkan gelombang gravitasi pada berbagai pita frekuensi. Model ini dimasukkan dalam laporan resmi LISA dan diidentifikasi sebagai target penelitian penting bagi observatorium gelombang gravitasi antariksa Tiongkok. Sejak saat itu, para ilmuwan telah mencari tanda-tanda penggabungan lubang hitam biner di dekat lubang hitam supermasif dalam data LIGO-Virgo.

Saat menganalisis data GW190814, para peneliti menemukan bahwa kedua lubang hitam yang bergabung memiliki rasio massa hampir 10:1. Menurut rekan penulis Dr. Shucheng Yang, ketidakseimbangan ini kemungkinan menunjukkan bahwa keduanya pernah menjadi bagian dari sistem rangkap tiga, dengan lubang hitam supermasif yang menarik keduanya bersama-sama melalui interaksi gravitasi. Hipotesis lain adalah bahwa keduanya terbentuk di dalam cakram akresi inti galaksi aktif, tempat gravitasi objek padat mendorong penggabungan tersebut.

Para ilmuwan meyakini bahwa jika lubang hitam biner menyatu di dekat objek padat ketiga, orbitnya di sekitar objek ini akan menciptakan percepatan garis pandang – yaitu, percepatan di sepanjang garis pandang pengamat. Percepatan ini mengubah frekuensi gelombang gravitasi melalui efek Doppler, meninggalkan "sidik jari" pada sinyal.

Estimasi parameter untuk GW190814, termasuk massa kedua lubang hitam (*m*~1~ dan *m*~2~), jarak luminositas (*d*~L~), percepatan garis pandang (*a*), dan indeks daya (*n*~I~). Garis putus-putus menunjukkan nilai median dan interval kepercayaan 90%. Plot kontur menunjukkan interval kepercayaan 50% dan 90%. Sumber: SHAO

Untuk menentukan hal ini, tim mengembangkan model gelombang gravitasi yang menggabungkan percepatan garis pandang dan menerapkan analisis Bayesian pada beberapa peristiwa dengan sinyal kuat. Hasilnya menunjukkan bahwa untuk GW190814, model percepatan garis pandang mengungguli hipotesis lubang hitam biner terisolasi.

Percepatan ini diperkirakan sekitar 0,002 c/s-1 (tingkat keyakinan 90%, di mana c adalah kecepatan cahaya), memberikan faktor Bayes sebesar 58:1 - bukti kuat untuk keberadaan percepatan garis pandang.

"Ini adalah bukti internasional pertama yang menunjukkan keberadaan objek padat ketiga dalam penggabungan lubang hitam biner," ujar Dr. Han. "Temuan ini menunjukkan bahwa lubang hitam biner di GW190814 mungkin merupakan bagian dari sistem yang kompleks, alih-alih terbentuk secara independen, sehingga membuka perspektif baru tentang mekanisme pembentukan lubang hitam biner."

Di masa depan, ketika generasi baru detektor gelombang gravitasi seperti Teleskop Einstein, Cosmic Explorer, atau perangkat antariksa LISA, Taiji, dan TianQin mulai beroperasi, para ilmuwan berharap dapat mendeteksi perubahan kecil pada sinyal dengan presisi tinggi. Hal ini akan membantu manusia menguraikan lebih banyak peristiwa seperti GW190814, sehingga semakin dekat dalam menjelaskan pembentukan dan evolusi lubang hitam biner.

La Khe (Menurut SciTech Daily)

Sumber: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-nguoi-khong-lo-vo-hinh-an-minh-sau-ho-den-doi/20250901102834250