Ahli astrofisika telah mengembangkan metode untuk mendeteksi gema cahaya dari lubang hitam, yang berpotensi merevolusi pengukuran massa dan putarannya.
Teknik ini, yang dirancang untuk membedakan sinyal gema samar dari pengamatan cahaya langsung, menggunakan simulasi tingkat lanjut dan juga dapat memberikan wawasan tentang dasar-dasar relativitas umum.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Penelitian Lubang Hitam yang Inovatif
Sebuah tim astrofisikawan, yang dipimpin oleh para peneliti dari Institute for Advanced Study, telah mengembangkan teknik baru untuk mendeteksi gema cahaya di sekitar lubang hitam. Metode ini menawarkan cara inovatif untuk mengukur massa dan putaran lubang hitam, menandai terobosan besar karena metode ini bekerja secara independen dari teknik pengukuran sebelumnya.
Diterbitkan pada 7 November di Itu Surat Jurnal Astrofisikapenelitian ini memperkenalkan pendekatan yang dapat secara langsung menangkap foton yang mengelilingi lubang hitam melalui efek yang disebut “pelensaan gravitasi”.
Pelensaan gravitasi terjadi ketika cahaya melintas mendekati a lubang hitam dan dibengkokkan oleh medan gravitasinya yang kuat. Pembengkokan ini menyebabkan cahaya mengambil banyak jalur dari sumber yang sama ke pengamat di Bumi. Meskipun beberapa sinar cahaya mungkin merambat secara langsung, sinar cahaya lainnya mungkin mengelilingi lubang hitam satu kali atau lebih sebelum mencapai kita. Akibatnya, cahaya dari sumber yang sama dapat tiba pada waktu yang berbeda, sehingga menciptakan apa yang oleh para ilmuwan disebut sebagai “gema”.
Teknik Deteksi Gema
“Bahwa lingkaran cahaya di sekitar lubang hitam, yang menyebabkan gema, telah diteorikan selama bertahun-tahun, namun gema tersebut belum diukur,” kata penulis utama studi tersebut, George N. Wong, Frank dan Peggy Taplin Anggota di Institut Sekolah Ilmu Pengetahuan Alam. dan Associate Research Scholar di Princeton Gravity Initiative di Universitas Princeton. “Metode kami menawarkan cetak biru untuk melakukan pengukuran ini, yang berpotensi merevolusi pemahaman kita tentang fisika lubang hitam.”
Teknik ini memungkinkan gema samar untuk diisolasi dari cahaya langsung yang lebih kuat yang ditangkap oleh teleskop interferometri terkenal, seperti Event Horizon Telescope. Wong dan salah satu rekan penulisnya, Lia Medeiros, Pengunjung di Institut Sekolah Ilmu Pengetahuan Alam dan NASA Rekan Einstein di Universitas Princeton, telah bekerja secara ekstensif sebagai bagian dari Kolaborasi Teleskop Event Horizon.
Untuk menguji teknik mereka, Wong dan Medeiros, bekerja bersama James Stone, Profesor di Sekolah Ilmu Pengetahuan Alam, dan Alejandro Cárdenas-Avendaño, Feynman Fellow di Los Alamos National Laboratory dan mantan Associate Research Scholar di Universitas Princeton, menjalankan simulasi resolusi tinggi yang mengambil puluhan ribu “jepretan” cahaya yang mengelilingi lubang hitam supermasif yang mirip dengan pusat galaksi M87 (M87*), yang terletak di sekitar 55 juta tahun cahaya dari Bumi. Dengan menggunakan simulasi ini, tim menunjukkan bahwa metode mereka dapat secara langsung menyimpulkan periode penundaan gema dalam data simulasi. Mereka percaya bahwa teknik mereka akan diterapkan pada lubang hitam lain, selain M87*.
Implikasinya bagi Astronomi
“Metode ini tidak hanya dapat memastikan kapan cahaya yang mengorbit lubang hitam telah diukur, namun juga akan menyediakan alat baru untuk mengukur sifat dasar lubang hitam,” jelas Medeiros.
Memahami sifat-sifat ini adalah penting. “Lubang hitam memainkan peran penting dalam membentuk evolusi alam semesta,” kata Wong. “Meskipun kita sering fokus pada bagaimana lubang hitam menarik benda-benda ke dalamnya, mereka juga mengeluarkan sejumlah besar energi ke lingkungannya. Mereka memainkan peran utama dalam perkembangan galaksi, mempengaruhi bagaimana, kapan, dan di mana bintang-bintang terbentuk, dan membantu menentukan bagaimana struktur galaksi itu sendiri berevolusi. Mengetahui distribusi massa dan putaran lubang hitam, serta bagaimana distribusinya berubah seiring waktu, sangat meningkatkan pemahaman kita tentang alam semesta.”
Mengukur massa atau putaran lubang hitam memang rumit. Sifat piringan akresi, yaitu struktur berputar gas panas dan materi lain yang berputar ke dalam menuju lubang hitam, dapat “membingungkan” pengukuran, kata Wong. Namun, gema cahaya memberikan pengukuran independen terhadap massa dan putaran, dan memiliki beberapa pengukuran memungkinkan kita menghasilkan perkiraan untuk parameter tersebut “yang benar-benar dapat kita yakini,” kata Medeiros.
Potensi Penemuan Revolusioner
Mendeteksi gema cahaya juga memungkinkan para ilmuwan menguji teori gravitasi Albert Einstein dengan lebih baik. “Dengan menggunakan teknik ini, kita mungkin menemukan hal-hal yang membuat kita berpikir 'hei, ini aneh!'” tambah Medeiros. “Analisis data tersebut dapat membantu kita memverifikasi apakah lubang hitam memang konsisten dengan relativitas umum.”
Hasil tim menunjukkan bahwa gema dapat dideteksi dengan sepasang teleskop—satu di Bumi dan satu lagi di luar angkasa—yang bekerja sama untuk melakukan apa yang disebut sebagai “interferometri garis dasar yang sangat panjang”. Misi interferometri seperti itu hanya perlu dilakukan secara “sederhana,” kata Wong. Teknik mereka memberikan metode yang mudah dipahami dan praktis untuk mengumpulkan informasi penting dan dapat diandalkan tentang lubang hitam.
Referensi: “Mengukur Gema Cahaya Lubang Hitam dengan Interferometri Garis Dasar Sangat Panjang” oleh George N. Wong, Lia Medeiros, Alejandro Cárdenas-Avendaño dan James M. Stone, 7 November 2024, Surat Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad8650
RakyatPos.ID Network
