Objek baru yang ditemukan telah mengambil mahkota untuk lubang hitam bintang terbesar yang diketahui di galaksi kita, dengan berat 33 kali lipat dari massa Matahari kita. Penemuan ini dilakukan oleh tim yang dipimpin oleh Pasquale Panuzzo, seorang astronom di Observatoire de Paris. Gaia BH3, demikian objek tersebut dinamai, melampaui pemegang rekor sebelumnya, Cygnus X-1, yang hanya memiliki massa 21 kali lipat dari Matahari. Temuan ini dijelaskan dalam sebuah makalah yang dirilis hari ini di jurnal Astronomy and Astrophysics.
BH3 sekarang menjadi lubang hitam terbesar dari tiga lubang hitam terbesar yang diketahui di galaksi Bima Sakti. Gaia BH3 berada di rasi bintang Aquila, sekitar 2.000 tahun cahaya dari Bumi. Tim menemukannya selama peninjauan data dari misi Gaia European Space Agency, sebuah observatorium berbasis luar angkasa yang beroperasi sejak tahun 2013. Misi berkelanjutan Gaia adalah untuk membangun peta tiga dimensi yang paling rinci dari galaksi kita. Bintang yang mengorbit BH3 sudah dikenal oleh para astronom, tetapi statusnya sebagai pasangan dari lubang hitam datang sebagai kejutan total, dan beratnya yang terungkap lebih mengejutkan lagi.
Penemuan ini didukung oleh serangkaian observatorium di darat dan instrumen canggih, termasuk Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) di European Southern Observatory’s Very Large Telescope di Chile, spektrograf HERMES di Teleskop Mercator di Spanyol, dan spektrograf presisi tinggi SOPHIE di Prancis. Astronom menggunakan pengukuran presisi Gaia untuk menentukan ukuran orbit dan waktu yang dibutuhkan bintang untuk mengelilingi lubang hitam. Mereka kemudian menerapkan hukum Kepler, yang menjelaskan gerakan planet dan bintang, untuk menghitung massa lubang hitam dari ukuran orbit dan periode. Mereka menggunakan dua metode: pengukuran astrometri, yang melacak gerakan wobbling ringan dari bintang pasangan saat tampak bergeser posisi di langit, dan spektroskopi, yang menggunakan efek Doppler untuk mengukur kecepatan bintang bergerak menuju atau menjauhi kita.
Lubang hitam bintang adalah sisa-sisa bintang masif yang runtuh di bawah gravitasinya sendiri, biasanya membentuk lubang hitam sekitar 10 kali massa Matahari kita. Massa signifikan Gaia BH3 menunjukkan bahwa itu berasal dari bintang miskin logam, yang menjaga lebih banyak massa selama umurnya dan karenanya dapat membentuk lubang hitam yang lebih besar saat mati, menurut penelitian baru.
Sementara itu, lubang hitam supermasif Sagittarius A*, yang terletak di pusat galaksi, jauh lebih besar, dengan sekitar 4 juta kali massa Matahari. Lubang hitam ini tidak terbentuk dari runtuhnya satu bintang tetapi kemungkinan tumbuh dari penggabungan lubang hitam yang lebih kecil dan akumulasi gas dan materi bintang selama jutaan tahun.
Panuzzo mengatakan bahwa “sangat mungkin” bahwa lubang hitam bintang yang lebih besar ada di galaksi kita. Sebelumnya, teleskop gravitasi LIGO-Virgo-KAGRA mendeteksi peleburan lubang hitam lebih dari 80 massa Matahari di galaksi yang jauh. Lubang hitam bintang yang berat telah terdeteksi sebelumnya, tetapi di galaksi lain dan menggunakan metode deteksi alternatif. Lubang hitam jauh ini diidentifikasi melalui astronomi gelombang gravitasi, yang mengamati gelombang di ruang waktu yang disebabkan oleh peleburan lubang hitam bintang. Saya bertanya kepada Panuzzo mengapa kita telah dapat menemukan lubang hitam bintang besar di galaksi yang jauh, tetapi baru-baru ini menemukan satu di galaksi kita sendiri.
“Ada dua alasan,” katanya. “Yang pertama adalah bahwa teleskop gravitasi LIGO-Virgo-KAGRA mampu mendeteksi peleburan lubang hitam jauh, menjelajahi miliaran galaksi. Yang kedua adalah bahwa lubang hitam ini diproduksi oleh bintang masif yang memiliki metalisitas rendah,” yaitu, bintang yang terdiri hampir secara eksklusif dari hidrogen dan helium, dengan hanya jejak unsur lain. “Bintang-bintang ini ada di galaksi kita hanya pada masa bayinya, jadi kita tidak bisa melihat pembentukan lubang hitam masif baru di galaksi kita lagi,” kata Panuzzo.
Data yang digunakan dalam penelitian ini awalnya dimaksudkan untuk rilis data Gaia berikutnya, diharapkan pada akhir 2025. Namun, karena signifikansi penemuan ini, tim memutuskan untuk menerbitkan temuannya lebih awal. “Penemuan ini memiliki banyak implikasi untuk model evolusi bintang dan bidang gelombang gravitasi,” jelas Panuzzo. “Dipertimbangkan bahwa penemuan luar biasa ini tidak bisa disembunyikan dari komunitas selama dua tahun menunggu rilis berikutnya.” Selain itu, dengan mengungkapkannya sekarang, komunitas ilmiah dapat melakukan observasi lanjutan lebih awal, tambahnya.
Untuk itu, observasi masa depan dengan instrumen GRAVITY di ESO’s Very Large Telescope Interferometer akan bertujuan untuk menentukan apakah lubang hitam ini menarik materi dari sekitarnya, menawarkan wawasan yang lebih dalam tentang sifat dan perilakunya.