Observatorium Neil Gehrels Swift milik NASA mengamati sebuah lubang hitam supermasif yang langka, jauh dari pusat galaksi yang jauh, saat lubang tersebut merobek dan memakan sebuah bintang. Para astronom menggambarkannya sebagai “yatim piatu” karena letaknya sangat jauh dari inti galaksi, tempat lubang hitam supermasif biasanya ditemukan. Tidak ada kejadian seperti itu yang terdeteksi pada jarak yang sangat jauh dari pusat galaksi.
“Kami mencari peristiwa penghancuran bintang ini sebagai cara untuk menemukan lubang hitam supermasif yang tidak terlihat dan bergerak menjauh dari inti galaksi tempat mereka biasanya berada,” kata Robert Stein, peneliti di Universitas Maryland, College Park dan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. “Dengan penemuan ini, yang merupakan salah satu dari sedikit temuan yang dikonfirmasi sejauh ini, kami telah memvalidasi teknik baru dan dapat menggunakannya untuk penelitian lebih lanjut.”
Sebuah makalah yang menjelaskan temuannya, dipimpin oleh Stein, diterbitkan pada 27 Juli Surat dari jurnal astrofisika.
Sebuah bintang terkoyak oleh lubang hitam yang tersembunyi
Penemuan ini dimulai dengan suar yang sangat terang yang dihasilkan ketika sebuah bintang berada terlalu dekat dengan lubang hitam besar dan terkoyak oleh gravitasi yang kuat. Para astronom menyebut peristiwa semacam ini sebagai peristiwa gangguan pasang surut.
Lubang hitam yang bertanggung jawab memiliki massa sekitar 1 juta kali massa Matahari. Kehadirannya pertama kali diduga pada November 2025, ketika ZTF (Zwicky Transient Facility), sistem survei langit yang dioperasikan oleh Observatorium Palomar di California Selatan, mendeteksi semburan cahaya yang tidak biasa di galaksi yang berjarak sekitar 750 juta tahun cahaya dari Bumi.
“Dari setengah juta kilatan cahaya yang dideteksi ZTF setiap malam, algoritme kecerdasan buatan kami yang baru secara otomatis mengenali suar yang terlihat sangat mirip dengan peristiwa gangguan pasang surut, meskipun lokasinya tidak biasa di pinggiran galaksi,” kata Stein.
Selama beberapa bulan, suar menjadi lebih terang dalam sinar ultraviolet dibandingkan seluruh galaksi di sekitarnya. Pada puncaknya, ia untuk sementara memancarkan kecemerlangan sekitar 10 miliar matahari.
Swift membenarkan suar kosmik yang ekstrem
Observatorium tambahan memeriksa sumbernya setelah deteksi awal ZTF. Teleskop Southern Astrophysical Research (SOAR) di Chile mempelajari spektrumnya dan menemukan fitur-fitur yang konsisten dengan peristiwa gangguan pasang surut.
Para astronom kemudian beralih ke Swift Observatory milik NASA, yang dapat memeriksa panjang gelombang yang tidak dapat dideteksi oleh teleskop berbasis darat. UVOT (Ultraviolet/Optical Telescope) milik Swift, misalnya, mengukur suhu suar sekitar 54.000 derajat Fahrenheit (30.000 derajat Celcius).
“Kombinasi semua data ini membantu kami mengesampingkan penjelasan lain dan dengan yakin mengatakan bahwa ini adalah peristiwa gangguan pasang surut, meskipun lokasinya aneh,” kata Jonathan Carney, mahasiswa doktoral di Universitas North Carolina di Chapel Hill, yang mengambil spektrum pertama yang mendukung interpretasi letusan sebagai peristiwa gangguan pasang surut.
Kelas berat tersembunyi di pusat galaksi
Hampir setiap galaksi di alam semesta tampaknya memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya. Sekitar sekali setiap 100.000 tahun, sebuah bintang di galaksi tertentu mungkin bergerak cukup jauh dari salah satu lubang hitam tersebut hingga hancur akibat gangguan pasang surut.
Meskipun kejadian seperti itu sangat jarang terjadi di satu galaksi, para astronom memantau jutaan galaksi dalam upaya menemukannya. Survei saat ini biasanya mendeteksi sekitar 30 peristiwa gangguan pasang surut di alam semesta setiap tahunnya.
Sebelum tahun 2024, semua contoh yang dikonfirmasi telah ditemukan di inti galaksi. Hal ini sebagian disebabkan oleh fakta bahwa para astronom memfokuskan penelitian mereka di sana, karena semua lubang hitam supermasif yang diketahui terletak di pusat galaksi. Peristiwa gangguan pasang surut juga membutuhkan lubang hitam yang sangat masif, karena tarikan gravitasi lubang hitam yang lebih ringan tidak cukup kuat.
Hipotesis ini mulai berubah ketika para ilmuwan mendeteksi tanda-tanda kehancuran pada sebuah bintang yang berjarak 2.600 tahun cahaya dari pusat galaksi induknya. Penemuan ini mendorong para astronom untuk memperluas penelitian mereka melampaui inti galaksi.
Peristiwa yang baru teridentifikasi ini bahkan lebih ekstrem lagi. Itu terjadi lebih dari 30.000 tahun cahaya dari pusat galaksinya.
Bagaimana lubang hitam bisa sampai di sana?
Lokasi lubang hitam yang tidak biasa ini menimbulkan pertanyaan besar tentang masa lalunya.
“Itu pasti datang dari pusat galaksi, tapi bukan dari pusat galaksi sekarang,” kata Stein. “Kami pikir lubang hitam supermasif di galaksi induknya masih ada di jantungnya, namun lubang hitam yang melahap bintang tersebut mungkin saja dimulai dari sebuah galaksi kecil yang bergabung dengan galaksi besar yang kita lihat sekarang.”
Para peneliti menawarkan dua kemungkinan penjelasan.
Dalam satu skenario, tiga galaksi atau lebih telah bergabung. Lubang hitam supermasif di pusatnya mungkin terkunci dalam perjuangan gravitasi yang mendorong lubang hitam yang lebih ringan menuju tepi galaksi gabungan.
Kemungkinan lainnya adalah galaksi kerdil masih bergabung dengan sistem yang lebih besar. Saat bintang-bintang di galaksi katai memasuki galaksi yang lebih besar, salah satu dari mereka mungkin telah lewat terlalu dekat dengan lubang hitam supermasif di galaksi katai.
“Penemuan lebih lanjut dapat mengungkap asal mula lubang hitam ‘yatim piatu’ ini,” kata Stein. “Pertanyaan ilmiah utama yang ingin kami jawab adalah: Seberapa umumkah lubang hitam yang mengembara?”
Swift menunggu peningkatan orbit
Para astronom akan segera dapat menjawab pertanyaan ini dengan menemukan lebih banyak lubang hitam yang terlantar.
“Pengamatan sains yang tajam dengan UVOT Swift dan
Misi utama Swift berlangsung dari tahun 2004 hingga 2006, namun pesawat ruang angkasa tersebut terus mengamati evolusi alam semesta selama lebih dari 20 tahun. Tarikan atmosfer secara bertahap membawanya lebih dekat ke Bumi. Menaikkan Swift ke orbit yang lebih tinggi dapat membuatnya tetap beroperasi lebih lama.
“Setelah kembali beroperasi secara normal, Swift dapat terus mencari contoh lain dari lubang hitam yang terlantar.”
Pencarian baru untuk lubang hitam yang mengembara
Di tahun-tahun mendatang, para astronom berencana untuk menerapkan metode deteksi yang sama pada pengamatan dari Observatorium Vera C. Rubin yang baru, yang didanai bersama oleh Departemen Energi AS dan National Science Foundation, di Chili, dan dari Teleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman milik NASA yang akan datang.
“Studi Rubin yang luas dan mendalam akan mengungkap sampel peristiwa gangguan pasang surut yang jauh lebih luas daripada yang mampu dikumpulkan oleh observatorium saat ini, termasuk yang berada di luar pusat,” kata Carney. “Dan penelitian luar angkasa yang dilakukan Roman akan memperluas area pencarian saat ini dengan menemukan lokasi yang lebih jauh, menelusuri sejarah kosmik selama 9 miliar tahun.”
Menggabungkan data dari observatorium Rubin, Roman, Swift, dan darat dapat memungkinkan para ilmuwan mengidentifikasi lebih banyak lubang hitam yang berkeliaran. Jika digabungkan, penemuan-penemuan ini pada akhirnya dapat membantu para astronom menyusun sensus paling komprehensif yang pernah ada mengenai lubang hitam raksasa di alam semesta.
