Kematian karena lubang hitam: para astronom melihat ledakan ‘spageti’ dari bintang

Ini adalah kesalahpahaman populer bahwa lubang hitam terjadi seperti penyedot debu kosmik, dengan marah memberi tahu masalah apa pun di area mereka. Pada kenyataannya, hanya hal-hal yang melampaui cakrawala peristiwa – termasuk cahaya – yang tertelan dan tidak dapat melarikan diri, meskipun lubang hitam juga merupakan pemakan yang berantakan. Ini berarti bagian dari selubung suatu benda dilemparkan ke dalam jet yang kuat.

Jika objek tersebut adalah bintang, proses penghancuran (atau ‘spagetiifikasi’) terjadi oleh gaya gravitasi yang kuat dari lubang hitam di luar cakrawala peristiwa, dan sebagian dari massa asli bintang tersebut ditembakkan secara paksa. . Itu bisa terbentuk lagi cincin materi yang berputar (juga dikenal sebagai file disk pertumbuhan) di sekitar lubang hitam yang memancarkan sinar-X yang kuat dan cahaya tampak. Jet-jet ini adalah salah satu cara para astronom secara tidak langsung menyimpulkan keberadaan lubang hitam. Sekarang para astronom telah merekam lonceng kematian terakhir dari sebuah bintang yang tercabik-cabik oleh lubang hitam supermasif hanya dalam “peristiwa gangguan pasang surut“(TDE), dijelaskan di a kertas baru diterbitkan dalam Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society.

“Gagasan tentang lubang hitam yang menghisap bintang di daerah itu terdengar seperti fiksi ilmiah. Tapi itulah yang terjadi dalam peristiwa gangguan pasang surut,” kata rekan penulis Matt Nicholl dari Universitas Birmingham. “Kami dapat menyelidiki secara detail apa yang terjadi ketika sebuah bintang dimakan oleh monster seperti itu.”

Peristiwa gangguan pasang surut adalah akibat dari kehancuran bintang yang mengembara terlalu dekat dengan lubang hitam supermasif, ‘ kata Edo Berger dari Pusat Astrofisika Universitas Harvard, rekan penulis lainnya. “Dalam kasus ini, bintang itu terkoyak dengan sekitar setengah dari pasokan massanya – atau akumulasi” di dalam lubang hitam yang bermassa satu juta kali massa Matahari, dan separuh lainnya ditembakkan. “

Kematian karena kekuatan pasang surut

Ide menjadi “spagetifikasi“After Falling Into a Black Hole” populer dalam buku terlaris tahun 1988 Stephen Hawking, Sejarah singkat waktu itu. Hawking membayangkan astronot malang yang melampaui cakrawala peristiwa dan akan terkena tarikan gravitasi lubang hitam yang kuat. (Gradien gravitasi adalah perbedaan dalam kekuatan tarik gravitasi, bergantung pada orientasi suatu benda.)

Misalnya, jika astronot jatuh lebih dulu, tarikannya akan lebih kuat di kaki daripada di kepala. Astronot akan meregang secara vertikal dan horizontal dikompresi oleh gaya pasang surut lubang hitam sampai mereka tampak seperti benang spageti. Dari sudut pandang fisika, inilah alasan yang sama mengapa bumi mengalami pasang surut: gravitasi bulan menarik lautan ke satu sisi dan meratakannya ke sisi yang lain. Setidaknya itu akan cepat; seluruh proses akan berlangsung dalam waktu kurang dari satu detik.

Semua ini murni hipotetis, subjek dari berbagai eksperimen pemikiran. Namun pada skala bintang dan galaksi, semacam identifikasi spageti merupakan fenomena nyata, meski terjadi di luar cakrawala peristiwa lubang hitam, bukan di dalam. Peristiwa selama gangguan pasang surut ini mungkin cukup umum di alam semesta kita, meskipun hingga saat ini hanya sedikit yang telah diamati.

Pada 2018, misalnya, para astronom mengumumkan gambar langsung pertama dari bintang yang hancur melalui lubang hitam yang 20 juta kali lebih besar dari matahari kita, menjadi beberapa galaksi yang bertabrakan yang disebut Arp 299, sekitar 150 juta tahun cahaya dari Bumi. Mereka menggunakan kombinasi teleskop radio dan infra merah, termasuk Very Long Baseline Array (VLBA), untuk melacak pembentukan dan perluasan materi sinar tertentu yang dikeluarkan setelah bintang yang robek. melalui lubang hitam supermasif di tengah salah satu galaksi yang bertabrakan.

Namun, semburan cahaya yang kuat ini sering kali terselubung di balik tirai debu dan puing antarbintang, sehingga sulit bagi para astronom untuk mempelajarinya secara lebih detail. Peristiwa terbaru ini (disebut AT 2019qiz) ditemukan tak lama setelah bintang itu dipotong tahun lalu, sehingga lebih mudah dipelajari secara mendetail sebelum tirai debu dan puing terbentuk. Selama enam bulan berikutnya, para astronom melakukan pengamatan lanjutan dari spektrum elektromagnetik menggunakan beberapa teleskop di seluruh dunia, termasuk Teleskop yang sangat besar (VLT) dan Teleskop teknologi baru (NTT), keduanya di Chili.

“Karena kami menangkapnya lebih awal, kami dapat melihat tirai debu dan puing-puing ditarik ke atas saat lubang hitam mengeluarkan aliran material yang kuat dengan kecepatan hingga 10.000 km / detik,” kata rekan penulis Kate Alexander dari Universitas North-West. “Ini adalah ‘tampilan di balik tirai’ unik yang memberikan kesempatan pertama untuk menunjukkan asal mula materi yang tidak jelas dan mengikuti secara real time bagaimana ia menyelimuti lubang hitam.”

Menurut Berger, pengamatan ini memberikan bukti langsung pertama bahwa gas limbah selama gangguan dan akumulasi menghasilkan emisi optik dan radio yang kuat yang diamati sebelumnya. “Sampai saat ini, sifat emisi ini masih hangat diperdebatkan, tapi di sini kita melihat bahwa kedua rezim itu terkait dalam satu proses,” ujarnya.

DOI: Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society, 2020. 10.1093 / mnras / staa2824 (Tentang DOI).

Kartun oleh ESO / M. Kornmesser