Para ilmuwan telah memecahkan misteri seputar penggabungan lubang hitam paling masif yang pernah terdeteksi, mengungkap bagaimana dua lubang hitam yang “mustahil” terbentuk meskipun ada asumsi lama bahwa bintang sebesar itu seharusnya tidak ada. Tabrakan tersebut, yang diberi nama GW231123, melibatkan dua lubang hitam dengan berat sekitar 100 dan 130 kali massa Matahari kita – termasuk dalam “celah massa” yang sebelumnya dianggap sebagai tempat di mana lubang hitam seharusnya tidak ada.
Masalah Lubang Hitam yang Mustahil
Selama beberapa dekade, para astronom percaya bahwa bintang-bintang yang cukup besar untuk menghasilkan lubang hitam sebesar ini akan meledak hebat dalam supernova, sehingga tidak ada sisa yang mampu runtuh ke dalam lubang hitam. Penemuan GW231123 menantang pemahaman ini, karena di dalamnya terdapat dua objek “terlarang”, keduanya berputar dengan kecepatan ekstrim. Hal ini menimbulkan pertanyaan: bagaimana lubang hitam ini bisa terbentuk padahal seharusnya tidak?
Peran Rotasi Cepat dan Magnetisme
Terobosan ini datang dari simulasi terperinci yang memperhitungkan bintang-bintang yang berotasi cepat dan bermagnet tinggi. Para peneliti menemukan bahwa ketika bintang-bintang ini runtuh, medan magnet yang kuat di dalam inti menciptakan aliran keluar yang kuat, mengeluarkan sebagian besar materi bintang sebelum jatuh ke dalam lubang hitam yang sedang terbentuk. Proses ini mengurangi massa akhir, mendorongnya ke dalam celah massa yang sebelumnya tidak dapat diakses.
“Kami menunjukkan bahwa jika bintang berotasi dengan cepat, ia akan membentuk piringan akresi di sekitar lubang hitam yang baru lahir. Medan magnet kuat yang dihasilkan dalam piringan ini dapat mendorong aliran keluar yang kuat yang mengeluarkan sebagian materi bintang, mencegahnya jatuh ke dalam lubang hitam.” — Ore Gottlieb, Pusat Astrofisika Komputasi
Simulasi tersebut juga menghubungkan massa akhir dan putaran lubang hitam dengan kekuatan medan magnetnya. Medan yang lebih kuat mengeluarkan lebih banyak material, menghasilkan sisa yang bermassa lebih rendah dan berputar lebih lambat. Medan yang lebih lemah memungkinkan retensi massa yang lebih besar, sehingga menciptakan lubang hitam yang lebih berat dan berputar lebih cepat. Sifat-sifat yang disimpulkan dari GW231123 selaras sempurna dengan model ini, menunjukkan bahwa satu lubang hitam terbentuk di bintang dengan magnet sedang, sedangkan lubang hitam lainnya berasal dari medan yang lebih lemah.
Implikasinya terhadap Gravitasi dan Sejarah Kosmik
Penemuan ini mempunyai implikasi yang mendalam. Peristiwa ekstrem seperti GW231123 mendorong teori relativitas umum Einstein hingga batasnya, memberikan landasan pengujian bagi teori tersebut di lingkungan gravitasi paling ekstrem. Kemampuan untuk mengamati penggabungan tersebut melalui gelombang gravitasi – riak dalam ruang-waktu – menawarkan jendela unik menuju alam semesta di mana cahaya pun tidak dapat lepas.
Selain itu, temuan baru ini menunjukkan bahwa lubang hitam mungkin terbentuk lebih efisien daripada perkiraan sebelumnya. Jika mekanisme ini umum terjadi di alam semesta awal, hal ini dapat menjelaskan bagaimana bintang dan lubang hitam generasi pertama melahirkan lubang hitam supermasif yang ditemukan di pusat galaksi saat ini.
Apa Selanjutnya?
Pekerjaan tim memperkirakan bahwa deteksi gelombang gravitasi di masa depan akan mengungkapkan korelasi yang jelas antara massa dan putaran lubang hitam. Dengan ditemukannya biner lubang hitam yang lebih masif, para ilmuwan akan menguji apakah hubungan ini berlaku pada populasi yang lebih besar. Jika terkonfirmasi, hal ini dapat memvalidasi jalur pembentukan baru dan mengungkap populasi lubang hitam masif yang berputar cepat dan tersembunyi. Tabrakan GW231123 mungkin hanyalah tanda awal era baru dalam penelitian lubang hitam.
