Lubang hitam supermasif di jantung galaksi kita tidak hanya berputar — ia juga berputar dengan kecepatan hampir maksimum, menyeret apa pun yang berada di dekatnya untuk ikut serta.
Fisikawan menghitung kecepatan rotasi lubang hitam supermasif Bima Sakti, yang disebut Sagitarius A* (Sgr A*), dengan menggunakan Observatorium Sinar-X Chandra milik NASA untuk melihat sinar-X dan gelombang radio yang memancar dari aliran material.
Kecepatan putaran lubang hitam didefinisikan sebagai “a” dan diberi nilai dari 0 hingga 1, dengan 1 adalah kecepatan rotasi maksimum lubang hitam tertentu, yang merupakan sebagian kecil dari kecepatan cahaya. Ruth Daly, fisikawan di Penn State, dan rekannya menemukan bahwa kecepatan rotasi Sgr A* adalah antara 0,84 dan 0,96 — mendekati batas atas yang ditentukan oleh lebar lubang hitam. Tim tersebut menggambarkan kecepatan luar biasa Sgr A* dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada 21 Oktober di jurnal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“Menemukan bahwa Sgr A* berputar pada kecepatan maksimumnya memiliki implikasi yang luas terhadap pemahaman kita tentang pembentukan lubang hitam dan proses astrofisika yang terkait dengan objek-objek kosmik yang menakjubkan ini,” Xavier Calmet, fisikawan teoretis di Universitas Sussex yang tidak terlibat dalam penelitian, mengatakan kepada Live Science melalui email.
Terkait: Lubang hitam: Segala sesuatu yang perlu Anda ketahui
Lubang hitam sungguh sebuah hambatan
Putaran lubang hitam berbeda dengan putaran objek kosmik lainnya. Planet, bintang, dan asteroid merupakan benda padat dengan permukaan fisik, sedangkan lubang hitam sebenarnya adalah wilayah ruang-waktu yang dibatasi oleh permukaan luar nonfisik yang disebut cakrawala peristiwa (event horizon), yang di luarnya tidak ada cahaya yang dapat lolos.
“Sementara rotasi sebuah planet atau bintang diatur oleh distribusi massanya, rotasi lubang hitam dijelaskan oleh momentum sudutnya,” kata Calmet. “Karena gaya gravitasi ekstrem di dekat lubang hitam, rotasi menyebabkan ruangwaktu menjadi sangat melengkung dan terpelintir, membentuk apa yang disebut ergosfer. Efek ini hanya terjadi pada lubang hitam dan tidak terjadi pada benda padat seperti planet atau bintang. “
Artinya, ketika mereka berputar, lubang hitam benar-benar memelintir struktur ruang-waktu dan menyeret apa pun yang ada di dalam ergosfer.
Fenomena ini, yang disebut “frame drag” atau “Lensing-Thirring effect,” berarti bahwa untuk memahami perilaku ruang di sekitar lubang hitam, peneliti perlu mengetahui putarannya. Penyeretan bingkai ini juga menimbulkan efek visual aneh di sekitar lubang hitam.
“Saat cahaya bergerak mendekati lubang hitam yang berputar, rotasi ruangwaktu menyebabkan jalur cahaya menjadi melengkung atau terpelintir,” kata Calmet. Hal ini menghasilkan fenomena yang disebut pelensaan gravitasi, di mana lintasan cahaya dibelokkan akibat pengaruh gravitasi lubang hitam yang berputar. Efek menyeret bingkai dapat menyebabkan terbentuknya cincin cahaya dan bahkan terciptanya bayangan lubang hitam. Ini adalah manifestasi dari pengaruh gravitasi lubang hitam terhadap cahaya.”
Kecepatan tertinggi teoritis lubang hitam ditentukan oleh cara ia memakan materi dan pertumbuhannya.
“Saat materi jatuh ke dalam lubang hitam, putaran lubang hitam akan meningkat, namun ada batasan seberapa besar momentum sudut yang dimilikinya,” kata Calmet. “Faktor lainnya adalah massa lubang hitam. Lubang hitam yang lebih masif memiliki tarikan gravitasi yang lebih tinggi, sehingga lebih sulit untuk meningkatkan putarannya.
CERITA TERKAIT:
— Galaksi yang melahirkan bintang dapat menyembunyikan lubang hitam supermasif di balik dinding debu
— Bagaimana Event Horizon Telescope memburu siluet lubang hitam
— Gas yang berputar-putar membantu para ilmuwan menemukan massa lubang hitam supermasif di Bima Sakti
Selain itu, interaksi antara lubang hitam dan sekitarnya, seperti piringan akresi, dapat mentransfer momentum sudut dan mempengaruhi putaran lubang hitam, tambahnya.
Hal ini dapat menjelaskan mengapa Sgr A*, dengan massanya yang setara dengan sekitar 4,5 juta matahari, memiliki kecepatan putaran antara 0,84 dan 0,96 tetapi lubang hitam supermasif yang bergerak dengan cepat di jantung galaksi M87 — lubang hitam pertama yang pernah difoto — adalah berputar antara 0,89 dan 0,91, meskipun memiliki massa 6,5 miliar matahari.
