‘Kolam’ lubang hitam mungkin menjelaskan aspek aneh dari penggabungan lubang hitam 2019

Pada tahun 2019, kolaborasi LIGO/VIRGO menangkap sinyal gelombang gravitasi dari penggabungan lubang hitam yang terbukti menjadi salah satu buku rekor. Dijuluki ‘GW190521’, itu adalah yang paling masif dan terjauh yang pernah terdeteksi, menghasilkan sinyal paling energik yang terdeteksi hingga saat ini, muncul dalam data sebagai lebih ‘keras’ daripada ‘kicauan’ biasa.

Lebih jauh lagi, lubang hitam baru yang dihasilkan dari penggabungan itu sekitar 150 kali lebih kuat dari berat matahari kita, menjadikan GW190521 pengamatan langsung pertama dari lubang hitam bermassa menengah. Lebih aneh lagi, dua lubang hitam yang bergabung terkunci dalam orbit elips (bukan lingkaran), dan sumbu putarnya lebih miring dari biasanya dibandingkan dengan orbit tersebut.

Fisikawan ingin tidak lebih dari untuk menyajikan teka-teki menarik yang tampaknya tidak langsung cocok dengan teori mapan, dan GW190521 memberi mereka hal itu. Simulasi teoretis baru menunjukkan bahwa semua aspek aneh ini dapat dijelaskan dengan adanya lubang hitam ketiga yang mengalahkan tarian terakhir sistem biner untuk menghasilkan “tarian berantakan,” menurut kertas baru Diterbitkan di majalah Nature.

seperti kita Saya sebutkan sebelumnyaPada 21 Mei 2019, detektor kolaborasi menangkap sinyal penggabungan biner lubang hitam: empat getaran pendek yang berlangsung kurang dari sepersepuluh detik. Semakin pendek sinyal, semakin masif lubang hitam yang bergabung – dalam hal ini, masing-masing 85 dan 66 massa matahari. Lubang hitam bergabung untuk membentuk lubang hitam baru yang lebih besar dari sekitar 142 massa matahari, memancarkan setara dengan delapan massa matahari dalam proses – dengan demikian, sinyal kuat ditangkap oleh detektor.

Apa yang membuat peristiwa ini begitu tidak biasa adalah bahwa pengukuran 142 massa matahari terletak di tengah apa yang dikenal sebagai “celah massa” lubang hitam. Sebagian besar objek ini terbagi dalam dua kelompok: lubang hitam bermassa bintang (berkisar dari beberapa massa matahari hingga puluhan massa matahari) dan lubang hitam supermasif, seperti yang ada di tengah Bima Sakti kita (berkisar dari ratusan ribu hingga miliaran massa matahari). Yang pertama disebabkan oleh kematian bintang masif dalam supernova yang runtuh di intinya, sedangkan proses pembentukan yang terakhir tetap menjadi misteri.

Fakta bahwa nenek moyang lubang hitam memiliki berat 85 massa matahari juga tidak biasa karena bertentangan dengan model evolusi bintang saat ini. Jenis bintang yang akan memunculkan lubang hitam antara 65 dan 135 massa matahari tidak akan berubah menjadi supernova, dan karena itu tidak akan berakhir sebagai lubang hitam. Sebaliknya, bintang-bintang ini akan menjadi tidak stabil dan kehilangan sebagian besar massanya. Hanya dengan begitu mereka akan menjadi supernova — tetapi hasilnya akan menjadi lubang hitam yang massanya kurang dari 65 massa matahari.