Di pusat galaksi yang disebut Messier 87, sekitar 55 juta tahun cahaya, tentang semua materi yang mengorbit galaksi, di sana terletak monster: lubang hitam supermasif. Dengan sekitar 6, 5 miliar kali massa matahari, lubang hitam di pusat M87 sangat padat sehingga kecepatan lepasnya, atau kecepatan yang diperlukan untuk melepaskan diri dari gravitasi objek, lebih dari kecepatan cahaya. Dengan demikian, bahkan foton cahaya tidak dapat melarikan diri begitu mereka berjalan terlalu dekat.
Tapi jangan biarkan nama "lubang hitam" menipu Anda. "Dalam semacam paradoks alam, lubang hitam, yang tidak memungkinkan cahaya untuk melarikan diri, adalah beberapa objek paling terang di alam semesta, " kata Shep Doeleman, seorang peneliti senior di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dan direktur dari proyek Event Horizon Telescope (EHT), upaya internasional untuk secara langsung mencitrakan lubang hitam supermasif dengan teleskop di seluruh dunia.
Hari ini, proyek EHT, termasuk delapan observatorium dan lebih dari 60 lembaga ilmiah di lebih dari 20 negara, merilis gambar pertama dari lubang hitam. "Ini adalah pertama kalinya saya melihat gambar ini sekarang, " kata France Córdova, direktur National Science Foundation (NSF), pada konferensi pers di National Press Club. “Dan itu membuatku menangis. Ini masalah besar. ”
Enam makalah ilmiah juga diterbitkan hari ini di Astrophysical Journal, merinci pengamatan langsung pertama dari lubang hitam.
Meskipun cahaya tidak bisa lepas dari lubang hitam itu sendiri, semacam perbatasan mengelilingi setiap lubang hitam, yang dikenal sebagai horizon peristiwa. Setiap materi yang berkeliaran di luar horizon peristiwa dikonsumsi oleh lubang hitam, tetapi ketika gas menumpuk di luar horizon peristiwa, mereka dipanaskan hingga ratusan miliar derajat, memancarkan sejumlah besar radiasi di seluruh galaksi. Cakrawala peristiwa di sekitar lubang hitam M87 adalah sekitar 1, 5 hari cahaya, atau sekitar 40 miliar kilometer, kira-kira ukurannya sama dengan tata surya kita.
"Apa yang diharapkan seseorang jika Anda melihat lubang hitam supermasif di pusat galaksi, dan kami pikir mereka ada di pusat sebagian besar galaksi, adalah bahwa gravitasi yang kuat menarik gas di sekitar menuju lubang hitam, dan ia memanas naik, "kata Doeleman. "Kau mencoba untuk mengompres banyak gas ke volume terkecil yang bisa kau bayangkan ... dan semua gas yang sangat sangat panas itu memancarkan [cahaya]."
Setelah bertahun-tahun perencanaan oleh lebih dari 200 ilmuwan internasional, data yang dimaksudkan untuk menunjukkan gambar lubang hitam pertama siap. Tim berkumpul untuk acara besar — ini momen seismik dalam astrofisika.Pengamatan lubang hitam di pusat M87 mengungkapkan bahwa ia berputar searah jarum jam. Di bagian bawah gambar, di mana cincin cahaya lebih terang, rotasi lubang hitam bergerak ke arah kami, sedangkan bagian cincin di bagian atas gambar bergerak menjauh.
Mengambil gambar gas yang terbakar di sekitar cakrawala lubang hitam, yang oleh para astronom disebut sebagai "bayangan" lubang hitam atau "siluetnya, " terbukti tidak mudah. Lubang hitam M87 berada di pusat galaksi, terselubung di balik bintang-bintang cerah dan petak besar gas dan debu. Untuk menangkap foton cahaya yang berhasil melepaskan diri dari gravitasi dengan baik dari lubang hitam supermasif, ditarik masuk ke cakrawala peristiwa sebelum terbang 55 juta tahun cahaya melalui M87 dan melintasi ruang intergalaksi ke Bumi, para astronom telah menghubungkan beberapa radio paling kuat teleskop yang pernah dibangun untuk, dalam arti tertentu, membangun teleskop seukuran Bumi.
"Ada bidang khusus yang disebut Very Long Baseline Interferometry, di mana Anda mengikat antena radio di seluruh dunia, dan Anda mendapatkan perbesaran yang sangat tinggi, " kata Doeleman. Observatorium astronomi radio, dari Teleskop Kutub Selatan ke Teleskop Greenland, telah berkontribusi atau akan memberikan kontribusi pengamatan terhadap EHT. "Dengan teknik VLBI, di mana Anda menjadikan seluruh Bumi sebuah teleskop, Anda perlu menghubungkan antena piringan di kedua sisi Bumi bersama-sama menggunakan jaringan jam atom, dan itulah yang kami lakukan."
Event Horizon Telescope mengumpulkan data untuk gambar lubang hitam pertama pada tahun 2017. Dengan menggunakan jam atom untuk menyelaraskan pengamatan dalam waktu, dan superkomputer untuk menyusun petabyte data, para ilmuwan dapat secara efektif mencapai resolusi teleskop seukuran Bumi — tetapi bukan kemampuan mengumpulkan cahaya, jadi teknik ini hanya bisa digunakan untuk mengamati benda yang sangat terang. VLBI hanya dapat mengumpulkan gelombang radio di permukaan piring, yang terus-menerus berputar dengan Bumi, mengawasi pusat M87.
Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), yang terletak di Chili utara, dengan Bimasakti terlihat ES / Y. Beletsky di langit. ALMA adalah observatorium radio paling kuat di jaringan Event Horizon Telescope. (ESO / Y. Beletsky) "Anda dapat menganggap teleskop ini sebagai keping kecil perak di cermin seukuran Bumi, dan ketika mereka bergerak di sekitar mereka melacak untaian reflektifitas, sehingga Anda akhirnya menenun bersama-sama, atau memutar, teleskop seukuran Bumi - hampir membangun sebuah jaring seperti laba-laba, ”kata Doeleman.
Teleskop mengumpulkan gelombang radio frekuensi sangat tinggi (EHF), cahaya hampir inframerah pada spektrum elektromagnetik, dengan panjang gelombang 1, 3 milimeter. Frekuensi "sempurna" untuk melakukan perjalanan luas dari tepi lubang hitam ke piringan radio kami, kata Doeleman. Observatorium umumnya beralih ke M87 pada malam hari, dan selama bulan Maret dan April, ketika uap air atmosfer berada pada level terendah.
Event Horizon Telescope juga mengamati Sagitarius A *, lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita sendiri, Bima Sakti. Sagittarius A * (dilafalkan "Sagittarius A-star") adalah lubang hitam supermasif yang jauh kurang aktif daripada yang ada di pusat M87. Diposisikan sekitar 26.000 tahun cahaya, Sagitarius A * cukup kecil sehingga muncul dengan ukuran yang sama di langit seperti M87 yang jauh.
Banyak ilmuwan percaya bahwa lubang hitam masuk akal dalam bidang fisika teoretis, tetapi tidak bisa benar-benar ada dalam kehidupan nyata. Mengambil gambar lubang hitam akan mengubah semua itu.Selain cakrawala peristiwa bercahaya di sekitar lubang hitam M87, objek mengeluarkan material dari kutubnya ke luar angkasa. "Anda mendapatkan jet partikel relativistik ini, karena tentu saja sangat sangat energik, yang dapat mengalir selama puluhan ribu tahun cahaya, " kata Doeleman. "Mereka dapat melintasi seluruh galaksi, dan pembebasan energi dalam skala galaksi inilah yang dapat mengubah cara seluruh galaksi terlihat."
Energi jet yang mengalir dari lubang hitam supermasif ditentukan oleh seberapa banyak materi yang dikonsumsi lubang hitam serta rotasi, medan magnet, dan properti lainnya. "Jet-jet itu membawa energi yang setara dengan 10 miliar supernova, " kata Sera Markoff, anggota dewan sains EHT dan profesor di Universitas Amsterdam, pada konferensi pers. "Tenggelam aneh ini dalam struktur ruang-waktu memiliki banyak konsekuensi pada mereka sendiri, " kata Markoff. Ketika sebuah lubang hitam memuntahkan energi yang sangat besar, ia mencegah gas-gas di sekitar cakrawala peristiwa untuk membentuk bintang-bintang baru, menghalangi pertumbuhan galaksi.
Di pusat lubang hitam, menurut teori relativitas umum Einstein, adalah titik singularitas di mana semua materi benda terkondensasi menjadi volume yang sangat kecil sehingga kerapatan pada dasarnya tak terbatas. Pada titik ini, hukum fisika yang diketahui diyakini akan runtuh. Namun, lebih dekat ke horizon peristiwa, para ilmuwan akan menyelidiki bentuk siluet lubang hitam untuk menguji hukum relativitas.
"Saya harus mengakui bahwa saya sedikit terkejut bahwa itu sangat cocok dengan prediksi yang telah kami buat, " kata Avery Broderick, seorang ahli astrofisika dengan EHT dan seorang profesor di Universitas Waterloo, pada konferensi pers. "Ini memuaskan tetapi juga sedikit mengecewakan."
Bentuk cahaya di sekitar lubang hitam, yang dikenal sebagai cincin foton di mana cahaya mengorbit pusat, berfungsi sebagai tes paling intensif dari teori gravitasi Einstein yang pernah dilakukan.
"Salah satu alasan Anda melihat cincin cahaya itu adalah bahwa itulah orbit di mana foton dibatasi untuk bergerak dalam lingkaran di sekitar lubang hitam, " kata Doeleman. "Ini benar-benar luar biasa — Anda mengambil objek seperti foton yang bergerak secepat apa pun yang bisa pergi di alam semesta, tercepat yang bisa Anda gerakkan, dan kemudian Anda menyadari ada objek yang disebut lubang hitam yang akan membuat sinar cahaya itu menekuk lingkaran penuh. Dan pada dasarnya itulah yang Anda lihat. ... Dan jika Anda melewati persamaan Einstein, itu adalah orbit yang sangat istimewa. "
Melihat cincin di sekitar lubang hitam, bayang-bayangnya siluet terhadap kosmos, telah mengkonfirmasi bahwa fisika teoretis yang ditetapkan lebih dari 100 tahun yang lalu masih berlaku "di salah satu laboratorium paling ekstrem yang disediakan alam semesta bagi kita."
"Saya pikir itu berbicara kepada roh manusia, terus terang, bahwa kita dapat melakukannya, " kata Doeleman.
Black Hole Hunters perdana Jumat, 12 April jam 9 malam di Smithsonian Channel.
