Selama lebih dari enam dekade, Cygnus X-1 telah berdiri sebagai landasan astrofisika modern. Sebagai lubang hitam pertama yang dikonfirmasi oleh para ilmuwan, lubang hitam ini berfungsi sebagai laboratorium utama untuk menguji pemahaman kita tentang gravitasi dan ruang-waktu. Kini, sebuah studi baru yang inovatif akhirnya berhasil mengukur energi dari fitur yang paling sulit dipahami: jet relativistik yang “menari”.
Tarik-Menarik Kosmik
Terletak sekitar 7.000 tahun cahaya di konstelasi Cygnus, Cygnus X-1 bukanlah entitas tunggal. Ia ada dalam sistem biner berisiko tinggi dengan bintang super raksasa biru yang dikenal sebagai HDE 226868.
Hubungannya bersifat predator: lubang hitam, yang kira-kira 21 kali lebih besar dari Matahari kita, tanpa henti melucuti lapisan luar bintang pendampingnya. Materi yang ditangkap ini membentuk cakram akresi yang sangat panas dan berputar-putar, yang bersinar sangat terang dalam cahaya sinar-X. Saat lubang hitam berputar, medan magnetnya yang sangat besar meluncurkan dua pancaran plasma yang kuat—jet—ke luar kutubnya.
Fenomena “Jet Menari”
Meskipun para astronom telah lama mengetahui keberadaan jet-jet ini, secara historis sangat sulit untuk mengukurnya secara akurat. Kesulitan ini berasal dari interaksi langit yang unik:
- Penyebabnya: Bintang pendampingnya, HDE 226868, memancarkan angin bintang yang kuat—hembusan partikel bermuatan yang tak terlihat.
- Efeknya: Angin ini terus-menerus menerpa jet lubang hitam, mendorongnya menjauh dari bintang.
- Gerakan: Karena kedua benda mengorbit pada pusat massa yang sama, pancarannya tampak bergoyang atau bergoyang jika dilihat dari sudut pandang kita di Bumi.
Peneliti utama Steve Prabu dari Universitas Oxford mendeskripsikan gerakan ini sebagai “jet menari”. Dengan menggabungkan data teleskop radio dari seluruh dunia, para peneliti akhirnya dapat memperhitungkan pergerakan konstan ini dan menghitung sifat sebenarnya dari jet tersebut.
Temuan Penting: Kecepatan dan Kekuatan
Penelitian yang dipublikasikan di Nature Astronomy ini mengungkapkan skala yang mengejutkan dari arus keluar ini:
– Kecepatan: Jet tersebut melaju dengan kecepatan sekitar 335 juta mph (540 juta km/jam), yang kira-kira setengah kecepatan cahaya.
– Output Energi: Jet memancarkan energi yang setara dengan sekitar 10.000 matahari.
– Efisiensi: Yang paling penting, penelitian ini menemukan bahwa sekitar 10% energi yang dilepaskan saat materi jatuh ke dalam lubang hitam terbawa oleh jet-jet ini.
Mengapa Ini Penting bagi Fisika Modern
Penemuan ini lebih dari sekedar prestasi pengukuran; ini memberikan “jangkar” penting bagi fisika teoretis.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah menggunakan simulasi skala besar untuk memodelkan bagaimana alam semesta berevolusi, dengan asumsi 10% transfer energi melalui jet. Hingga saat ini, hal tersebut masih merupakan asumsi teoretis. Dengan mengonfirmasinya melalui observasi langsung terhadap Cygnus X-1, para ilmuwan kini dapat memvalidasi model mereka.
Selain itu, karena hukum fisika diyakini bersifat universal, temuan ini berlaku untuk semua lubang hitam—mulai dari objek kecil bermassa bintang seperti Cygnus X-1 hingga lubang hitam supermasif yang ditemukan di pusat galaksi. Memahami jet-jet ini sangat penting untuk memahami evolusi galaksi, karena aliran besar-besaran ini bertindak sebagai “putaran umpan balik”, yang membentuk gas, debu, dan pembentukan bintang di seluruh galaksi yang mengelilinginya.
“Karena teori kami menunjukkan bahwa fisika di sekitar lubang hitam sangat mirip, kami sekarang dapat menggunakan pengukuran ini untuk memperkuat pemahaman kami tentang jet [lainnya],” kata rekan penulis James Miller-Jones.
Kesimpulan: Dengan berhasil mengukur pancaran Cygnus X-1 yang “menari” dan tidak menentu, para astronom telah beralih dari asumsi teoretis ke bukti observasi, sehingga memberikan tolok ukur penting tentang bagaimana lubang hitam memengaruhi evolusi kosmos.
