Para astronom telah lama bingung dengan peristiwa gelombang gravitasi tidak biasa yang terdeteksi pada tahun 2023 – tabrakan antara dua lubang hitam yang bertentangan dengan anggapan konvensional tentang bagaimana benda masif dan berputar cepat tersebut terbentuk. Misteri tersebut kini telah terpecahkan, berkat simulasi komputer canggih yang mengungkap peran penting medan magnet dalam membentuk raksasa kosmik ini.
Pada November 2023, detektor berbasis Bumi seperti LIGO, Virgo, dan KAGRA menangkap riak di ruangwaktu yang disebut gelombang gravitasi. Sinyal ini, diberi nama GW231123, menunjukkan tabrakan dua lubang hitam yang terletak sekitar 7 miliar tahun cahaya jauhnya. Namun karakteristik lubang hitam ini membuat para astronom bingung: masing-masing memiliki massa sekitar 100 dan 140 kali massa Matahari kita dan berputar dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.
Masalahnya? Teori-teori saat ini menunjukkan bahwa bintang-bintang yang cukup besar untuk runtuh menjadi lubang hitam dengan massa yang luar biasa besarnya akan meledak sebagai “supernova ketidakstabilan pasangan”. Peristiwa bencana ini begitu dahsyat sehingga tidak meninggalkan apa pun, bahkan lubang hitam sekalipun. Akibatnya, para ilmuwan tidak memperkirakan lubang hitam akan terbentuk dalam kisaran massa antara 70 dan 140 kali massa Matahari.
Meskipun lubang hitam bisa ada di dalam “celah massa” ini setelah penggabungan lubang hitam yang lebih kecil, hal tersebut tidak mungkin terjadi dalam kasus ini. Penggabungan mengganggu perputaran lubang hitam, namun objek yang bertabrakan di GW231123 berputar sangat cepat—pada kecepatan rotasi maksimum teoritisnya. Ini berarti ada hal lain yang harus ikut berperan.
Sebuah tim yang dipimpin oleh ahli astrofisika Ore Gottlieb di Pusat Astrofisika Komputasi (CCA) Institut Flatiron menerima tantangan ini, menjalankan simulasi komputer kompleks tentang evolusi bintang dan supernova. Wawasan utama mereka? Peran medan magnet pada momen-momen akhir sebuah bintang.
Medan Magnet Tulis Ulang Naskah
Penelitian sebelumnya sering mengabaikan medan magnet dalam skenario ekstrem ini. Gottlieb dan timnya menggabungkannya ke dalam model mereka, dan mengungkapkan hal yang menarik: medan magnet dapat secara signifikan memengaruhi perilaku material sisa bintang setelah supernova.
Mereka melakukan simulasi kematian sebuah bintang masif dengan massa sekitar 250 kali massa Matahari, mengamati bintang tersebut melepaskan sebagian besar massanya sebelum runtuh membentuk lubang hitam. Kemudian, dalam simulasi yang lebih rumit, mereka memperhitungkan pusaran medan magnet yang ada di dalam awan puing yang meluas di sekitar lubang hitam yang baru terbentuk.
“Kami menemukan bahwa medan magnet ini dapat mendorong sebagian material sisa ini dengan kecepatan yang hampir sama dengan kecepatan cahaya,” jelas Gottlieb. Semakin cepat bintang berputar dan semakin kuat medan magnetnya, semakin efisien materi dapat dikeluarkan.
Proses pengusiran ini secara efektif mengurangi massa yang berpindah ke lubang hitam. Artinya, nenek moyang bintang masif pun bisa meninggalkan lubang hitam yang relatif lebih kecil di dalam celah massa terlarang. Simulasi menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu, setengah dari massa awal bintang dapat terhempas!
Era Baru Pemahaman Lubang Hitam
Penemuan ini memiliki implikasi luas terhadap cara kita memahami pembentukan dan evolusi lubang hitam. Ini menyarankan:
- Hubungan Antara Massa, Putaran, dan Magnetisme: Medan magnet yang lebih kuat dapat menyebabkan lubang hitam berputar lebih ringan dan lebih lambat, sedangkan medan magnet yang lebih lemah dapat menghasilkan lubang hitam yang lebih masif dan berputar lebih cepat. Koneksi ini membuka jalan baru untuk penyelidikan.
- Pengujian Melalui Semburan Sinar Gamma: Simulasi memperkirakan bahwa pembentukan lubang hitam dengan celah massa ini akan disertai dengan semburan sinar gamma — cahaya berenergi tinggi yang dapat dideteksi di Bumi. Mendeteksi ledakan semacam itu akan memberikan bukti kuat yang mendukung model ini.
Misteri GW231123 telah terpecahkan, namun hal ini menimbulkan pertanyaan yang lebih menarik tentang interaksi kompleks antara medan magnet dan gravitasi pada momen-momen akhir dramatis bintang-bintang masif. Hal ini menyoroti bagaimana peristiwa yang tampaknya “mustahil” dapat mengungkap kebenaran mengejutkan tentang objek paling misterius di alam semesta.
