Luangkan satu menit untuk menonton video sistem 3 galaksi - disebut SDSS J0849 + 1114 - semuanya mengorbit satu miliar tahun cahaya dari Bumi. Setiap galaksi berisi lubang hitam supermasif, yang saling mengelilingi, akan bertabrakan.
Para astronom yang bekerja dengan data dari Chandra X-ray Observatory mengatakan, minggu ini (25 September 2019) bahwa mereka telah menemukan tiga lubang hitam supermasif pada jalur tabrakan. Sistem di mana penggabungan lubang hitam rangkap tiga ini terjadi disebut SDSS J0849 + 1114. Itu terletak sekitar satu miliar tahun cahaya dari Bumi. Teleskop di darat dan di luar angkasa - termasuk Chandra, Hubble, WISE dan NuSTAR - menangkap pemandangan itu, yang oleh para ilmuwan disebut:
... bukti terbaik untuk trio lubang hitam raksasa.
Jadi kami belum melihat banyak sistem seperti ini sejauh ini. Namun, para astronom percaya, tabrakan triplet seperti ini memainkan peran penting dalam bagaimana lubang hitam terbesar tumbuh seiring waktu. Ryan Pfeifle dari Universitas George Mason di Fairfax, Virginia adalah penulis pertama makalah baru dalam peer-review Jurnal Astrofisika, yang menjelaskan hasil ini (pra di sini). Dia berkata:
Kami hanya mencari pasangan lubang hitam pada saat itu, namun, melalui teknik seleksi kami, kami menemukan sistem yang luar biasa ini. Ini adalah bukti terkuat yang ditemukan untuk sistem tripel supermasif black hole yang aktif memberi makan.
Pernyataan para ilmuwan ini menggambarkan proses mereka:
Untuk mengungkap trifecta lubang hitam langka ini, para peneliti perlu menggabungkan data dari teleskop baik di darat maupun di luar angkasa. Pertama, teleskop Sloan Digital Sky Survey, yang memindai petak besar langit dalam cahaya optik dari New Mexico, mencitrakan SDSS J0849 + 1114. Dengan bantuan ilmuwan warga yang berpartisipasi dalam proyek yang disebut Kebun Binatang Galaxy, itu kemudian ditandai sebagai sistem bertabrakan galaksi.
Kemudian, data dari misi Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) NASA mengungkapkan bahwa sistem itu sangat bersinar dalam cahaya inframerah selama fase dalam penggabungan galaksi ketika lebih dari salah satu lubang hitam diharapkan untuk makan dengan cepat. Untuk menindaklanjuti petunjuk ini, para astronom kemudian beralih ke Chandra dan Teleskop Binokular Besar di Arizona.
Data Chandra mengungkapkan sumber sinar-X - tanda bahan yang dikonsumsi oleh lubang hitam - di pusat terang setiap galaksi dalam merger, persis di mana para ilmuwan berharap lubang hitam supermasif berada. Chandra dan Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) NASA juga menemukan bukti untuk sejumlah besar gas dan debu di sekitar salah satu lubang hitam, khas untuk sistem lubang hitam penggabungan.
Rekan penulis Christina Manzano-King dari University of California, Riverside berkata:
Spektrum optik berisi banyak informasi tentang galaksi. Mereka umumnya digunakan untuk mengidentifikasi secara aktif mencari lubang hitam supermasif dan dapat mencerminkan dampaknya terhadap galaksi yang mereka huni.
Para astronom ini mengatakan salah satu alasan mengapa sulit untuk menemukan triplet lubang hitam supermasif adalah bahwa lubang-lubang itu kemungkinan besar diselimuti gas dan debu, menghalangi sebagian besar cahayanya. Gambar inframerah dari WISE, spektrum inframerah dari LBT dan gambar sinar-X dari Chandra mem-bypass masalah ini, kata mereka, karena cahaya inframerah dan sinar-X menembus awan gas jauh lebih mudah daripada cahaya optik. Pfeifle menjelaskan:
Melalui penggunaan observatorium-observatorium besar ini, kami telah mengidentifikasi cara baru untuk mengidentifikasi tiga lubang hitam supermasif. Setiap teleskop memberi kita petunjuk berbeda tentang apa yang terjadi dalam sistem ini. Kami berharap dapat memperluas pekerjaan kami untuk menemukan lebih banyak tiga kali lipat menggunakan teknik yang sama.
Co-penulis lain di koran baru, Shobita Satyapal, juga dari George Mason, menjelaskan mengapa sistem ini menarik bagi para ilmuwan:
Lubang hitam ganda dan rangkap tiga sangat jarang, tetapi sistem seperti itu sebenarnya merupakan konsekuensi alami dari penggabungan galaksi, yang kami pikir adalah bagaimana galaksi tumbuh dan berkembang.
Seperti yang Anda duga, para ilmuwan ini mengatakan, tiga lubang hitam supermasif yang bergabung berperilaku berbeda dari hanya sepasang:
Ketika ada tiga lubang hitam seperti itu berinteraksi, pasangan harus bergabung menjadi lubang hitam yang lebih besar lebih cepat daripada jika keduanya sendirian. Ini mungkin merupakan solusi untuk teka-teki teoretis yang disebut 'masalah parsec akhir,' di mana dua lubang hitam supermasif dapat mendekati dalam beberapa tahun cahaya satu sama lain, tetapi akan memerlukan beberapa tarikan tambahan ke dalam untuk bergabung karena kelebihan energi mereka membawa orbitnya. Pengaruh lubang hitam ketiga, seperti pada SDSS J0849 + 1114, akhirnya bisa menyatukan mereka.
Simulasi komputer telah menunjukkan bahwa 16% pasangan lubang hitam supermasif dalam galaksi yang bertabrakan akan berinteraksi dengan lubang hitam supermasif ketiga sebelum mereka bergabung. Penggabungan semacam itu akan menghasilkan riak melalui ruangwaktu yang disebut gelombang gravitasi. Gelombang-gelombang ini akan memiliki frekuensi yang lebih rendah daripada Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dari National Science Foundation dan detektor gelombang gravitasi European Virgo dapat mendeteksi. Namun, mereka dapat dideteksi dengan pengamatan radio terhadap pulsar, serta observatorium ruang angkasa di masa depan, seperti Antena Interferometer Antariksa Laser Badan Antariksa Eropa (LISA), yang akan mendeteksi lubang hitam hingga satu juta massa matahari.
Intinya: Para astronom telah menemukan sistem 3 galaksi - disebut SDSS J0849 + 1114 - semuanya mengorbit satu sama lain satu miliar tahun cahaya dari Bumi. Setiap galaksi berisi lubang hitam supermasif, yang saling mengelilingi, akan bertabrakan.