Inilah Bentuk Lubang Hitam di Pusat Bima Sakti | Sains

Sekitar 27.000 tahun cahaya jauhnya, terdapat objek astrofisika besar, sekitar empat juta kali massa matahari kita, dikelilingi oleh gas super panas yang berputar-putar. Keberadaan lubang hitam supermasif yang disebut Sagitarius A* telah diteorikan selama beberapa dekade ketika para astronom mengamati bintang-bintang terdekat yang mengorbit sesuatu yang tak terlihat, padat, dan sangat masif di pusat Bima Sakti. Tapi mereka tidak pernah terlihat apa adanya—sampai sekarang.

Dalam konferensi pers hari ini, para astronom mengungkap gambar pertama lubang hitam supermasif ini — donat oranye dan kuning dengan pusat gelap. “Kami akhirnya melihat lubang hitam kami sendiri,” kata Angelo Ricarte, kolaborator EHT dan ahli astrofisika di Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, dalam sebuah wawancara. “Pemahaman yang lebih baik tentang lubang hitam di pusat galaksi kita ini akan membantu kita memahami kisah asal usul kosmik kita.”

Pengumuman tersebut mewakili karya lebih dari 300 peneliti di 80 institusi, termasuk Smithsonian Astrophysical Observatory, di seluruh dunia yang mengubah jaringan teleskop menjadi observatorium seukuran planet yang dikenal sebagai Event Horizon Telescope (EHT).

“Teleskop kami harus hampir sebesar Bumi,” kata Vincent Fish, astronom di MIT Haystack Observatory dan kolaborator EHT, di acara tersebut. Untuk melakukan itu, tim menghubungkan lebih dari setengah lusin teleskop di seluruh dunia menggunakan teknik yang disebut interferometri. “Dengan menghubungkan sinyal mereka dan mempelajari data yang dihasilkan, kami dapat merekonstruksi gambar sumbernya. Semakin banyak teleskop semakin baik.”

Gambar tersebut memberikan wawasan yang lebih luas tentang misteri lubang hitam dan selanjutnya menegaskan teori relativitas lama Einstein. Terlepas dari namanya, lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita cukup kecil di langit malam. Dari Bumi, “seperti mencari bola tenis di bulan,” kata kosmolog Universitas Central Florida James Cooney, yang tidak berafiliasi dengan pengumuman baru-baru ini.

Pengamatan jaringan teleskop EHT menghasilkan 3,5 petabyte data—setara dengan 100 juta video TikTok—yang digabungkan menggunakan algoritme komputer yang canggih. Datanya sangat besar sehingga membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk dikirim melalui internet, jadi tim mengirimkan hard drive ke lokasi berbeda di seluruh dunia untuk dianalisis.

Karena lubang hitam melahap segala sesuatu di sekitarnya termasuk cahaya, gambar-gambar ini mungkin tidak kita anggap sebagai foto tradisional. Sebaliknya, itu adalah gambar bayangan lubang hitam. Saat bahan super panas berputar di sekitar lubang hitam, ia bersinar dan menerangi. Lubang hitam supermasif memberikan bayangan pada gas yang tertelan dan bercahaya ini.

Ilmuwan EHT menggunakan teknik serupa untuk membuat gambar pertama dari horizon peristiwa lubang hitam M87*, yang dirilis pada 2019. Namun lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti sangat berbeda; itu jauh lebih kecil, dan gas berputar di sekitarnya jauh lebih cepat. Menangkap gambar itu “seperti mencoba mengambil gambar yang jelas dari anak anjing yang mengejar ekornya dengan cepat,” kata ilmuwan EHT Chi-kwan Chan dari University of Arizona.

Tim dihadapkan pada tantangan lain, seperti mengamati lubang hitam melalui atmosfer bumi dan gas yang bergejolak di galaksi kita. Para peneliti di EHT mengumpulkan puluhan ribu gambar dan menganalisisnya. “Dengan merata-ratakan gambar-gambar ini bersama-sama, kami dapat menekankan fitur umum yang muncul di sebagian besar gambar, dan di sini cincin terang terlihat jelas,” kata Katie Bouman dari EHT, dari Caltech, yang menghargai kekuatan pencitraan komputasional untuk membantu mengatasi hambatan tersebut.

Gambar Sagitarius A* bersama dengan gambar sebelumnya dari lubang hitam M87* memberi para ilmuwan lebih banyak data untuk mempelajari lubang hitam. M87* jauh lebih jauh dari Bumi dan lebih dari 1.000 kali lebih besar dari Sagitarius A*, yang memberi para ilmuwan peluang untuk membandingkan keduanya. Mereka dapat melihat lebih dekat bagaimana gas berperilaku di sekitar lubang hitam dan mendapatkan wawasan tentang bagaimana gravitasi berperilaku di lingkungan ekstrem seperti di sekitar lubang hitam.

Pengamatan juga memberi para ilmuwan kesempatan untuk menguji teori relativitas Einstein. Kedua gambar dari dua lubang hitam terlihat serupa karena merupakan konsekuensi dari gravitasi. Menurut Einstein, ruang-waktu—atau struktur alam semesta kita—berubah di sekitar lubang hitam dengan cara yang persis sama, terlepas dari massanya, dan dapat memprediksi ukuran lemparan bayangan. Gambar dua lubang hitam, meskipun ukurannya berbeda, terlihat hampir identik.

“Inilah yang kami harapkan untuk menemukan prediksi teori relativitas umum Einstein, kata Feryal zel, seorang ilmuwan EHT dari University of Arizona, pada konferensi pers. “Justru karena fakta inilah kami dapat menggunakan pengamatan baru ini, citra dari [Sagittarius A*] untuk melakukan salah satu tes relativitas umum terkuat hingga saat ini.”

Gambar lubang hitam di pusat galaksi kita bukanlah pengamatan terakhir yang direncanakan oleh tim EHT. Para peneliti memulai kampanye observasi besar-besaran pada Maret 2022, yang mencakup lebih banyak teleskop yang ditambahkan ke susunannya, yang bertujuan untuk menghasilkan gambar dengan resolusi lebih tinggi dari cakrawala peristiwa lubang hitam, bahkan film. Dan karena ukuran EHT dibatasi oleh planet kita sendiri, beberapa astronom berharap proyek tersebut mengarah ke luar angkasa untuk mendapatkan gambar lubang hitam yang lebih mengesankan.