25.4 C
Jakarta

Penciptaan Lubang Hitam Bermassa Menengah di Gugus Bintang Padat

Published:

Sebuah studi inovatif memberikan wawasan baru tentang asal usul lubang hitam bermassa menengah (IMBH). Dengan melakukan simulasi pertama dari masing-masing bintang dalam pembentukan gugus bola, para peneliti telah mengidentifikasi mekanisme potensial yang melaluinya gugus bintang padat ini dapat menimbulkan IMBH. Kredit: SciTechDaily.com

Penelitian baru menggunakan simulasi pertama dari masing-masing bintang dalam pembentukan gugus globular untuk mengeksplorasi potensi mekanisme pembentukan lubang hitam bermassa menengah.

Sebuah studi baru menunjukkan kemungkinan mekanisme pembentukan lubang hitam bermassa menengah di gugus bola, gugus bintang yang dapat menampung puluhan ribu atau bahkan jutaan bintang yang padat. Simulasi pembentukan gugus bintang masif yang pertama kali mengungkapkan bahwa awan molekuler yang cukup padat, yang merupakan “sarang melahirkan” gugus bintang, dapat melahirkan bintang-bintang yang sangat masif yang berevolusi menjadi lubang hitam bermassa menengah. Penelitian bersama ini dipimpin oleh Michiko Fujii dari Universitas Tokyo dan temuannya dipublikasikan hari ini (30 Mei) di jurnal Sains.

Bukti Teoritis untuk IMBH

“Pengamatan sebelumnya menunjukkan bahwa beberapa gugus bintang masif (gugus bola) memiliki massa menengah lubang hitam (IMBH),” Fujii menjelaskan motivasi proyek penelitian tersebut. “IMBH adalah lubang hitam dengan massa 100-10.000 massa matahari. Sejauh ini, belum ada bukti teoretis yang kuat yang menunjukkan keberadaan IMBH dengan massa 1.000-10.000 massa Matahari dibandingkan dengan massa kurang masif (massa bintang) dan lebih masif (supermasif).

Gugus bintang terbentuk di awan molekul raksasa yang direproduksi melalui simulasi. Gambar ini berdasarkan simulasi. Titik biru mewakili masing-masing bintang. Warna gelap dan cerah menunjukkan suhu gas (dingin dan panas). Divisualisasikan oleh Takaaki Takeda (VASA Entertainment Inc.) Kredit: Michiko Fujii dan Takaaki Takeda. 2024

Tantangan dan Wawasan Simulasi

Sarang bersalin mungkin memunculkan gambaran kehangatan dan ketenangan. Tidak demikian halnya dengan bintang. Gugus bintang globular terbentuk dalam kekacauan. Perbedaan kepadatan pertama-tama menyebabkan bintang-bintang bertabrakan dan bergabung. Saat bintang-bintang terus menyatu dan berkembang, gaya gravitasi pun ikut berkembang. Tabrakan bintang yang berulang-ulang di wilayah padat di tengah gugus bola disebut tumbukan tak terkendali. Hal ini dapat menyebabkan lahirnya bintang-bintang yang sangat masif dengan massa lebih dari 1.000 massa Matahari. Bintang-bintang ini berpotensi berevolusi menjadi IMBH.

Namun, simulasi sebelumnya terhadap gugus bintang yang sudah terbentuk menunjukkan bahwa angin bintang menerbangkan sebagian besar massanya sehingga menjadikannya terlalu kecil. Untuk menyelidiki apakah IMBH dapat “bertahan”, para peneliti perlu melakukan simulasi sebuah cluster ketika masih terbentuk.

“Simulasi pembentukan gugus bintang merupakan tantangan karena biaya simulasinya,” kata Fujii. “Kami, untuk pertama kalinya, berhasil melakukan simulasi numerik pembentukan gugus bola, memodelkan masing-masing bintang. Dengan menyelesaikan masing-masing bintang dengan massa yang realistis untuk masing-masing bintang, kita dapat merekonstruksi tabrakan bintang-bintang di lingkungan yang padat. Untuk simulasi ini, kami telah mengembangkan kode simulasi baru, yang di dalamnya kami dapat mengintegrasikan jutaan bintang dengan bintang tinggi ketepatan.”

Gugus Bola Omega Centauri

Omega Centauri, gugus bola di galaksi Bima Sakti. Gugus bola ini mungkin menampung lubang hitam bermassa menengah. Kredit: ESO

Arah Penelitian Masa Depan

Dalam simulasi, tabrakan tak terkendali tersebut memang menyebabkan terbentuknya bintang-bintang yang sangat masif yang berevolusi menjadi lubang hitam bermassa menengah. Para peneliti juga menemukan bahwa rasio massa antara cluster dan IMBH sesuai dengan pengamatan yang awalnya memotivasi proyek tersebut.

“Tujuan akhir kami adalah mensimulasikan seluruh galaksi dengan menyelesaikan masing-masing bintang,” Fujii menunjuk pada penelitian di masa depan. “Masih sulit untuk disimulasikan Bima Sakti-ukuran galaksi dengan menyelesaikan masing-masing bintang menggunakan superkomputer yang tersedia saat ini. Namun, simulasi galaksi yang lebih kecil seperti galaksi katai dapat dilakukan. Kami juga ingin menargetkan cluster pertama, cluster bintang yang terbentuk di awal alam semesta. Cluster pertama juga merupakan tempat lahirnya IMBH.”

Referensi: “Simulasi memprediksi pembentukan lubang hitam bermassa menengah di gugus bola” 30 Mei 2024, Sains.

Related articles

Recent articles

spot_img