Semuanya berawal dari tugas kuliah: kelas astronomi di University of Texas yang diselenggarakan bersama kampus Austin dan San Antonio berhasil membawa para mahasiswanya pada sebuah penemuan besar hingga masuk dalam jurnal ilmiah.
Selama ini, para peneliti meyakini bahwa Segue 1, galaksi mungil yang mengorbit Bima Sakti pada jarak sekitar 75.000 tahun cahaya, dipenuhi oleh materi gelap, zat misterius di alam semesta yang tidak memancarkan atau memantulkan cahaya.
Beberapa ilmuwan bahkan menganggap galaksi ini sebagai tempat ideal untuk mempelajari materi gelap di lingkungan kosmik terdekat.
Namun, studi terbaru menunjukkan hal mengejutkan: sebagian besar massa galaksi redup tersebut ternyata bukan berasal dari materi gelap, melainkan dari lubang hitam supermasif yang belum pernah diketahui sebelumnya. Lubang hitam itu diperkirakan memiliki massa lebih dari 450.000 kali massa Matahari.
Penemuan ini dipelopori oleh Nathaniel Lujan, mahasiswa pascasarjana di San Antonio, yang menggunakan teknik pemodelan komputer canggih yang ia pelajari dalam mata kuliah Galactic and Gravitational Dynamics untuk menemukan raksasa kosmik yang tersembunyi di balik bayangan Segue 1.
Temuan ini memunculkan kemungkinan baru bahwa lubang hitam supermasif jauh lebih umum daripada yang diduga selama ini, bahkan bisa eksis di galaksi terkecil sekalipun. Hal ini juga mengguncang pemahaman para astronom tentang apa yang sebenarnya menjaga galaksi kerdil agar tetap utuh.
“Ini luar biasa,” kata Lujan dalam presentasinya di pertemuan American Astronomical Society di Anchorage, Alaska. “Karena Segue 1 adalah galaksi yang hampir tak terlihat, namun saya mengusulkan bahwa di pusatnya terdapat lubang hitam supermasif dengan massa setengah juta kali Matahari.”
Segue 1 pertama kali ditemukan pada tahun 2006 menggunakan teleskop Sloan Digital Sky Survey di New Mexico. Galaksi ini memiliki terlalu sedikit bintang untuk bisa menjaga strukturnya sendiri dengan gaya gravitasi.
Sebelumnya, para ilmuwan menduga keberadaan halo materi gelap, semacam bola tak kasat mata, yang menjaga galaksi itu agar tidak tercerai-berai.
Profesor Karl Gebhardt dari UT Austin, yang mengajar kelas tersebut bersama Richard Anantua dari UT San Antonio, menjelaskan bahwa proyek ini awalnya hanyalah tugas kuliah.
Ia ingin menunjukkan kepada mahasiswanya bagaimana menjalankan simulasi komputer untuk menyimpulkan hal-hal yang tak bisa dilihat secara langsung.
Karena Segue 1 dikenal kaya akan materi gelap, kelas tersebut menggunakannya sebagai studi kasus. Para mahasiswa dibagi menjadi tiga kelompok: satu kelompok fokus pada materi gelap, satu kelompok menyertakan hipotesis adanya lubang hitam, dan satu lagi meneliti jumlah bintang.
Tujuannya adalah mencari skenario yang paling cocok dengan perilaku bintang yang sebenarnya di sistem tersebut.
Langkah pertama adalah menyingkirkan data bintang di pinggiran galaksi yang tertarik oleh gravitasi Bima Sakti. Tujuannya untuk mengisolasi bintang-bintang yang benar-benar berada di bawah pengaruh gravitasi Segue 1. Setelah itu, para mahasiswa menganalisis kecepatan dan arah gerak bintang-bintang yang tersisa.
Hasilnya, mereka menemukan bahwa bintang-bintang di pusat galaksi bergerak sangat cepat dalam orbit yang ketat, tanda jelas bahwa mereka sedang mengelilingi lubang hitam. Model yang memasukkan unsur lubang hitam ternyata paling cocok dengan data gerakan bintang yang sebenarnya.
“Saya sama sekali tidak menyangka,” kata Gebhardt kepada Mashable. “Saya langsung bilang, ‘Baiklah, kita harus menulis penelitian ini.’”
Hasil riset tersebut kini telah dipublikasikan di The Astrophysical Journal Letters, dengan beberapa mahasiswa kelas musim semi 2024 tercatat sebagai rekan penulis.
Lubang hitam adalah wilayah misterius di ruang angkasa di mana gravitasi begitu kuat sehingga tidak ada apa pun, bahkan cahaya, yang dapat lolos. Beberapa dekade lalu, keberadaan lubang hitam masih diragukan.
Namun pada 2019, Event Horizon Telescope berhasil menangkap gambar pertama lubang hitam di galaksi Messier 87, sekitar 53 juta tahun cahaya dari Bumi. Lubang hitam tidak memiliki permukaan, melainkan batas yang disebut event horizon, titik di mana apa pun yang melewatinya akan hilang selamanya.
Kejutan lain dari penelitian ini adalah besarnya massa lubang hitam pusat tersebut. Model menunjukkan bahwa massanya bisa sepuluh kali lebih besar dari total massa seluruh bintang di galaksi kerdil itu, kebalikan dari kondisi galaksi pada umumnya, di mana bintang biasanya jauh lebih berat dibanding lubang hitamnya.
“Ini mungkin karena Segue 1 sebenarnya ‘menipu’ kita,” ujar Lujan. “Bisa jadi galaksi ini dulunya jauh lebih besar, namun akibat interaksi dengan Bima Sakti, gas dan pembentukan bintangnya tersedot habis.”
Untuk disertasinya, Lujan berencana menggunakan komputer canggih dan kecerdasan buatan guna menjalankan lebih banyak simulasi pada galaksi kerdil lain yang selama ini dianggap didominasi materi gelap.
Penjelasan lain yang mungkin adalah bahwa Segue 1 serupa dengan jenis galaksi baru yang ditemukan oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA. Objek-objek ini disebut sebagai “little red dots”, galaksi di alam semesta awal yang tampak memiliki lubang hitam besar namun sangat sedikit bintang.
Sebuah tim peneliti bahkan menduga bahwa galaksi seperti itu mungkin berupa bola gas raksasa yang mengelilingi lubang hitam, yang mereka sebut “bintang lubang hitam” (black hole stars).
Gebhardt menegaskan, penelitian ini menjadi pengingat penting bahwa penemuan baru bisa datang dari cara baru memandang data lama.
“Yang membuat saya sangat bersemangat,” ujarnya, “adalah kemungkinan bahwa galaksi seperti Segue 1 ini bisa menjadi analog dari galaksi-galaksi awal di alam semesta, tempat lubang hitam tumbuh begitu besar. Jadi, terlepas dari seberapa rumit teori kita, alam semesta ternyata selalu menemukan caranya sendiri.”
Scr/Mashable
