Teleskop mengungkap rotasi cepat lubang hitam Bima Sakti, yang membelokkan ruangwaktu

• Sebuah studi baru dapat membantu menjawab pertanyaan tentang seberapa cepat Bima Saktisangat besar Lubang hitam Berputar.
• Lubang hitam yang dikenal dengan nama Sagitarius A* (Sgr A*) memiliki massa sekitar 4 juta kali massa Matahari.
• Menggunakan NASAObservatorium Sinar-X Chandra NSF dan Very Large Array NSF, penelitian ini menemukan bahwa Sgr A* berputar sangat cepat.
• Rotasi tinggi ini mendistorsi ruangwaktu di sekitar Sagitarius A*, sehingga tampak berbentuk seperti sepak bola Amerika.

Ilustrasi seniman ini menggambarkan hasil studi baru terhadap lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita yang disebut Sagitarius A* (disingkat Sgr A*). Temuan ini menemukan bahwa Sagitarius A* berputar sangat cepat sehingga mendistorsi ruangwaktu – yaitu waktu dan tiga dimensi ruang – sehingga lebih terlihat seperti bola sepak.

Hasil ini diperoleh dengan menggunakan Chandra X-ray Observatory milik NASA dan Karl J. Jansky Very Large Array (VLA) milik NSF. Sebuah tim peneliti telah menerapkan metode baru yang digunakan sinar X Dan data radio untuk menentukan seberapa cepat Sgr A* berputar berdasarkan bagaimana material mengalir menuju dan menjauhi lubang hitam. Mereka menemukan bahwa Sagitarius A* berputar dengan kecepatan sudut sekitar 60% dari nilai maksimum yang mungkin, dan dengan momentum sudut sekitar 90% dari nilai maksimum yang mungkin.

Lubang hitam memiliki dua sifat dasar: massanya (berapa beratnya) dan putarannya (seberapa cepat berputar). Menentukan salah satu dari nilai-nilai ini memberi tahu para ilmuwan banyak hal tentang lubang hitam dan bagaimana perilakunya. Di masa lalu, para astronom telah membuat beberapa perkiraan kecepatan rotasi Sagitarius A* dengan menggunakan teknik berbeda, dengan hasil mulai dari Sagitarius A* yang tidak berputar sama sekali hingga berputar hampir pada kecepatan maksimum.

Studi baru menunjukkan bahwa Sagitarius A* sebenarnya berputar sangat cepat, menekan ruangwaktu di sekitarnya. Ilustrasi menunjukkan penampang Arc A* dan material yang mengorbitnya di dalam piringan. Bola hitam di tengah mewakili apa yang disebut cakrawala peristiwa lubang hitam, titik dimana tidak ada apa pun, bahkan cahaya, yang dapat melarikan diri.

Jika melihat lubang hitam yang berputar dari samping, seperti terlihat pada ilustrasi ini, ruangwaktu yang mengelilinginya berbentuk seperti bola. Semakin tinggi kecepatan putarannya, semakin datar pula bola sepaknya.

Bahan kuning-oranye di kedua sisi melambangkan gas yang berputar di sekitar Sagitarius A*. Materi ini pasti akan mengalir ke dalam lubang hitam dan melintasi cakrawala peristiwa begitu ia jatuh ke dalam bentuk bola. Dengan demikian, wilayah di dalam bentuk sepak bola tetapi di luar cakrawala peristiwa digambarkan sebagai sebuah rongga. Titik-titik biru menunjukkan jet yang melesat menjauh dari kutub lubang hitam yang berputar. Jika kita melihat lubang hitam dari atas, di sepanjang jet nozzle, kita menemukan bahwa ruangwaktu berbentuk lingkaran.

Gambar rontgen Chandra Sagitarius A* dan area sekitarnya. Kredit: NASA/CXC/Universitas. Dari Wisconsin / Y.Bai, dkk.

Rotasi lubang hitam dapat menjadi sumber energi yang penting. Lubang hitam supermasif menghasilkan aliran keluar seperti jet paralel ketika energi putarannya diekstraksi, yang memerlukan setidaknya sejumlah materi di sekitar lubang hitam. Karena terbatasnya bahan bakar di sekitar Sagitarius A*, lubang hitam ini relatif sepi dalam beberapa ribu tahun terakhir dengan pancaran yang relatif lemah. Namun, penelitian ini menunjukkan bahwa hal ini dapat berubah jika jumlah material di dekat Sgr A* meningkat.

Untuk menentukan putaran* lubang hitam, penulis menggunakan teknik berbasis eksperimen yang disebut sebagai “metode aliran keluar” yang merinci hubungan antara putaran dan massa lubang hitam, sifat-sifat materi di dekat lubang hitam, dan sifat-sifat lubang hitam. arus keluar. Aliran keluar paralel menghasilkan gelombang radio, sedangkan piringan gas yang mengelilingi lubang hitam bertanggung jawab untuk memancarkan sinar-X. Dengan menggunakan metode ini, para peneliti menggabungkan data dari Chandra dan VLA dengan perkiraan independen mengenai massa lubang hitam dari teleskop lain untuk membatasi rotasi lubang hitam.

Makalah yang menjelaskan temuan ini, dipimpin oleh Ruth Daly (Pennsylvania State University), diterbitkan dalam jurnal edisi Januari 2024. Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.

Referensi: “Nilai putaran lubang hitam baru untuk Sagitarius A* diperoleh dengan menggunakan metode arus keluar” oleh Ruth A Daly, Megan Donahue, Christopher P O'Dea, Biny Sebastian, Daryl Haggard, dan Anan Lu, 21 Oktober 2023, Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
doi: 10.1093/mnras/stad3228

Penulis lainnya adalah Penny Sebastian (University of Manitoba, Kanada), Megan Donahue (Michigan State University), Christopher O'Dea (University of Manitoba), Darrell Haggard (McGill University), dan Anan Lu (McGill University).

Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA mengelola program Chandra. Pusat Sinar-X Chandra Smithsonian Astrophysical Observatory mengendalikan operasi sains dari Cambridge, Massachusetts, dan operasi penerbangan dari Burlington, Massachusetts.