Para astronom telah mendeteksi konsentrasi lubang hitam yang sangat padat—lebih dari 100 lubang hitam bermassa bintang—yang bergerak di dalam sisa-sisa gugus bintang kuno yang disebut Palomar 5. Penemuan ini memberikan gambaran langka tentang dinamika kacau populasi bintang dan memberikan bukti bahwa gugus tersebut pada akhirnya dapat larut menjadi aliran lubang hitam yang mengorbit Bima Sakti.
Fosil Gugus Bintang
Palomar 5, sebuah gugus bola yang terletak sekitar 80.000 tahun cahaya dari Bumi, membentang melintasi ruang angkasa seluas 30.000 tahun cahaya sebagai aliran pasang surut. Gugus bola seperti Palomar 5 adalah salah satu struktur tertua di galaksi, terbentuk dari awan gas purba yang sama dengan bintang-bintang paling awal. Kumpulan padat ini, yang biasanya berisi ratusan ribu hingga jutaan bintang, bertindak sebagai kapsul waktu alam semesta awal, memberikan wawasan tentang sejarah galaksi dan distribusi materi gelap.
Melacak Aliran Stellar dengan Gaia
Selama bertahun-tahun, sulit untuk mengidentifikasi pembentukan aliran pasang surut—sungai bintang yang panjang dan mengalir. Namun, observatorium Gaia milik Badan Antariksa Eropa telah memetakan Bima Sakti dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya, sehingga mengungkap lebih banyak struktur ini. Palomar 5 unik karena merupakan distribusi bintang yang luas dan longgar dan aliran pasang surut yang panjang yang membentang lebih dari 20 derajat langit. Hal ini menjadikannya studi kasus yang penting untuk memahami bagaimana aliran bintang terbentuk.
Peran Lubang Hitam dalam Gangguan Cluster
Dengan menggunakan simulasi komputer yang terperinci, para peneliti menemukan bahwa konfigurasi Palomar 5 yang diamati hanya dapat dijelaskan oleh keberadaan lubang hitam dalam jumlah yang tidak proporsional. Interaksi gravitasi antara bintang dan lubang hitam akan melontarkan bintang ke dalam arus pasang surut, tetapi hanya jika jumlah lubang hitam jauh melebihi perkiraan sebelumnya.
Simulasi menunjukkan bahwa lebih dari 20% total massa Palomar 5 terdiri dari lubang hitam, yang masing-masing berukuran sekitar 20 kali massa Matahari kita. Konsentrasi yang lebih tinggi dari perkiraan ini menyiratkan bahwa gugus tersebut akan larut sepenuhnya dalam waktu satu miliar tahun, hanya menyisakan segerombolan lubang hitam yang mengorbit di pusat galaksi.
Implikasi terhadap Penggabungan Lubang Hitam
Penemuan ini memiliki implikasi signifikan untuk memahami penggabungan lubang hitam biner, yang diyakini sering terjadi di gugus bintang. Metode yang digunakan untuk memperkirakan jumlah lubang hitam di Palomar 5—dengan melacak bintang yang dikeluarkannya—memberikan cara baru untuk membatasi populasi lubang hitam di cluster lain.
“Yang belum diketahui dalam skenario ini adalah berapa banyak lubang hitam yang ada dalam sebuah cluster… Metode kami memberi kita cara untuk mengetahui berapa banyak lubang hitam yang ada dalam sebuah cluster bintang dengan melihat bintang yang mereka keluarkan.” – Fabio Antonini, Universitas Cardiff
Temuan ini juga menunjukkan bahwa gugus bola lainnya kemungkinan akan mengalami nasib serupa, yang pada akhirnya akan larut menjadi aliran lubang hitam. Hal ini memperkuat gagasan bahwa cluster tersebut adalah tempat yang sangat baik untuk mencari tabrakan lubang hitam dan lubang hitam bermassa menengah, menjembatani kesenjangan antara lubang hitam bermassa bintang dan lubang hitam supermasif.
Penelitian yang dipublikasikan di Nature Astronomy ini menegaskan bahwa alam semesta penuh dengan kejutan, bahkan di dalam sisa-sisa gugus bintang kuno.
