Para astronom telah berhasil menangkap citra radio yang menunjukkan dua lubang hitam saling mengorbit untuk pertama kalinya, hanya enam tahun setelah foto pertama sebuah lubang hitam tunggal dirilis. Penemuan ini mengkonfirmasi bahwa pasangan lubang hitam supermasif memang benar-benar ada — sesuatu yang telah diduga oleh para ilmuwan selama beberapa dekade namun belum pernah terlihat secara langsung hingga sekarang.
Sistem ini berada di jantung objek angkasa yang cemerlang bernama kuasar OJ 287, sekitar 3,5 miliar tahun cahaya dari Bumi. Kuasar, singkatan dari "benda mirip bintang," adalah inti galaksi yang sangat terang yang ditenagai oleh lubang hitam yang melahap gas dan debu di sekitarnya. OJ 287 telah lama menonjol karena kecerlangannya naik dan turun setiap 12 tahun. Pola itu merupakan petunjuk bahwa dua lubang hitam raksasa mungkin sedang mengitari satu sama lain bagaikan tarian kosmik.
Pengamatan baru ini termasuk di antara citra radio paling tajam yang pernah dibuat untuk mengeksplorasi apa yang terjadi jauh di dalam sebuah kuasar — dan memberikan bukti bahwa kedua lubang hitam tersebut mungkin menghasilkan jet energi kuat mereka sendiri.
"Gambar dua lubang hitam ini berhasil ditangkap dengan sistem teleskop radio yang mencakup satelit RadioAstron," ujar Mauri Valtonen dari University of Turku di Finlandia, dalam sebuah pernyataan. "Dalam tahun-tahun terakhir, kami hanya dapat menggunakan teleskop berbasis Bumi, di mana resolusi gambarnya tidak sebaik ini."
Lubang hitam termasuk di antara objek-objek paling membingungkan di kosmos. Mereka adalah wilayah di ruang angkasa di mana gravitasi begitu intens sehingga tidak ada yang bisa lolos, bahkan cahaya. Sekitar 50 tahun yang lalu, para astronom tidak sepenuhnya yakin bahwa raksasa tak terlihat ini benar-benar nyata.
Saat ini, lubang hitam tidak hanya diterima keberadaannya, tetapi juga difoto oleh sekumpulan piringan radio raksasa yang tersinkronisasi. Pada tahun 2019, Event Horizon Telescope menghasilkan gambar pertama sebuah lubang hitam, yang terletak 53 juta tahun cahaya di galaksi Messier 87. Tiga tahun kemudian, grup yang sama menangkap gambar bersejarah lainnya: lubang hitam di pusat Bima Sakti kita, yang disebut Sagittarius A, atau disingkat Sgr A.
Citra radio pembuat sejarah baru ini merupakan bagian dari studi OJ 287 yang lebih luas yang dipimpin oleh Valtonen, yang dimuat dalam The Astrophysical Journal. Galaksi inangnya diperkirakan memiliki satu lubang hitam yang sangat besar — sekitar 18 miliar kali berat matahari — dan sebuah pendamping yang lebih kecil dengan massa setara sekitar 150 juta matahari. Saat yang lebih kecil mengorbit, ia secara berkala menabrak cakram gas dan debu milik lubang hitam yang lebih besar, menciptakan semburan cahaya yang dapat diprediksi.
Indikasi pertama bahwa sesuatu yang aneh terjadi di OJ 287 muncul pada akhir tahun 1800-an, menurut makalah tersebut, ketika kuasar itu muncul secara tak terduga dalam foto-foto langit awal — jauh sebelum para ilmuwan bahkan tahu bahwa lubang hitam itu ada.
Pada tahun 1980-an, astronom Finlandia Aimo Sillanpää memperhatikan pola cahayanya yang berulang dan mengajukan gagasan tentang dua lubang hitam. Sejak itu, para peneliti di seluruh dunia telah melacak sistem ini, berusaha memetakan gerakan pasangan tersebut. Baru-baru ini, para ilmuwan telah menghitung bagaimana seharusnya pasangan ini terlihat.
Konfirmasi keberadaan duo ini berasal dari jaringan teleskop radio kuat yang mencakup satelit RadioAstron Rusia, yang beroperasi hingga tahun 2019. Antenanya pernah mengorbit sekitar 193.000 kilometer dari Bumi, sekitar setengah jarak ke bulan. Ketika digabungkan dengan piringan radio berbasis darat, pengaturan ini mencapai resolusi yang sangat tinggi.
Pendekatan ini berbeda dari cara gambar lubang hitam sebelumnya dibuat, yang menggunakan Event Horizon Telescope, sebuah teleskop virtual seukuran Bumi yang menghubungkan piringan radio di seluruh dunia. Sebaliknya, citra OJ 287 yang baru ini menggunakan teknik berbasis angkasa yang "mencapai baseline pengamatan yang jauh lebih panjang, dan karenanya citra dengan resolusi lebih tinggi," kata Daniel Reichart, seorang profesor di University of North Carolina dan salah satu penulis studi tersebut.
Metode ini memiliki kekurangannya: Ia menggunakan gelombang radio yang lebih panjang yang menjadi kabur saat melintasi ruang angkasa, sehingga mustahil untuk melihat tepi lubang hitam. Reichart menjelaskan kepada Mashable bahwa komprominya adalah Event Horizon Telescope "memiliki resolusi yang sedikit lebih rendah, tetapi fidelity yang lebih tinggi," yang menghasilkan gambar yang lebih jelas. Namun dengan teknik berbasis angkasa, tim mampu melihat detail yang cukup untuk memisahkan kedua lubang hitam di dalam OJ 287. Tanpa resolusi itu, pasangan tersebut akan tampak sebagai satu cahaya tunggal.
"Untuk pertama kalinya, kami berhasil mendapatkan gambar dua lubang hitam yang saling mengitari," kata Valtonen. "Lubang hitam itu sendiri benar-benar hitam, tetapi mereka dapat dideteksi oleh jet partikel ini atau oleh gas bercahaya yang mengelilingi lubang tersebut."
Tim juga melihat sesuatu yang baru: jet yang berputar dari lubang hitam yang lebih kecil, yang tampak mencambuk bolak-balik saat bergerak melalui orbitnya. Studi di masa depan mungkin dapat mengamati jet tersebut mengubah arah dari waktu ke waktu.