Simulasi baru, yang didukung oleh beberapa superkomputer terkuat di dunia, memberikan gambaran paling jelas tentang bagaimana lubang hitam mengonsumsi materi dan melepaskan energi. Selama beberapa dekade, ahli astrofisika telah berjuang untuk secara akurat memodelkan lingkungan kacau di sekitar raksasa kosmik ini, namun terobosan baru-baru ini memungkinkan penghitungan yang lebih realistis daripada sebelumnya.
Tantangan Pemodelan Dinamika Lubang Hitam
Daerah di sekitar lubang hitam termasuk yang paling ganas dan tidak stabil di alam semesta. Materi yang berputar menuju cakrawala peristiwa tidak jatuh begitu saja; ia bertabrakan, memanas hingga suhu ekstrem, dan memancarkan radiasi intens dalam bentuk jet dan flare. Model-model sebelumnya sering kali mengandalkan penyederhanaan agar perhitungan dapat dikelola, sehingga mengorbankan akurasi. Jalan pintas ini berarti bahwa proses-proses fisik utama diabaikan atau diperkirakan, sehingga menyebabkan terbatasnya pemahaman tentang cara kerja lubang hitam sebenarnya.
Simulasi Terobosan Menggabungkan Data dan Teori
Para peneliti di Flatiron Institute menggunakan dua superkomputer berperforma tinggi untuk menjalankan simulasi yang menggabungkan pengamatan rinci aliran pertambahan lubang hitam, bersama dengan pengukuran putaran dan kekuatan medan magnet yang tepat. Pendekatan ini menghindari banyak penyederhanaan berlebihan yang mengganggu penelitian-penelitian sebelumnya. Hasilnya adalah sebuah model yang secara akurat menggambarkan perilaku lubang hitam bermassa bintang – yang kira-kira seukuran Matahari kita – saat menarik gas, cahaya, dan magnet.
“Ini adalah pertama kalinya kami dapat melihat apa yang terjadi jika proses fisik terpenting dalam pertambahan lubang hitam dimasukkan secara akurat,” kata astrofisikawan Lizhong Zhang. “Sistem ini sangat nonlinier – asumsi yang terlalu disederhanakan dapat mengubah hasil akhir.”
Temuan Penting: Cakram Akresi, Medan Magnet, dan Pelepasan Energi
Simulasi tersebut mengkonfirmasi bahwa lubang hitam mengumpulkan cakram materi yang tebal sebelum menelannya. Cakram ini menyerap radiasi dalam jumlah besar, namun alih-alih hancur, sebagian besar energinya dilepaskan dalam bentuk angin kencang dan jet. Tim juga mengamati bagaimana corong sempit terbentuk di dekat cakrawala lubang hitam, sehingga material dapat ditarik masuk dengan kecepatan yang luar biasa. Konfigurasi medan magnet di sekitarnya ternyata memainkan peran penting, mengarahkan gas menuju lubang hitam dan menyalurkan energi ke sinar terfokus yang hanya dapat diamati dari sudut tertentu.
Mengapa Ini Penting: Menjembatani Teori dan Observasi
Simulasi ini tidak hanya mengkonfirmasi teori yang ada; mereka membantu menjelaskan pengamatan yang telah membingungkan para astronom selama bertahun-tahun. Model-model tersebut selaras dengan data dari berbagai sistem lubang hitam, termasuk sistem yang memancarkan radiasi sinar-X tingkat rendah yang tidak terduga. Tim percaya bahwa perbedaan ini, yang dikenal sebagai “titik merah kecil”, dapat diselesaikan dengan menyempurnakan simulasi mereka lebih lanjut.
Penelitian Masa Depan: Meningkatkan dan Memecahkan Misteri Kosmik
Para peneliti berencana menerapkan model mereka pada lubang hitam supermasif, seperti Sagitarius A di pusat Bima Sakti. Pekerjaan ini berpotensi membuka wawasan yang lebih dalam tentang perilaku objek-objek misterius ini dan memberikan pemahaman yang lebih lengkap tentang bagaimana lubang hitam membentuk alam semesta. * Dengan memperlakukan radiasi secara akurat dalam kerangka teori relativitas umum Einstein, tim telah menciptakan alat yang ampuh untuk mengeksplorasi hal-hal ekstrem dalam fisika.
Implikasi dari penelitian ini melampaui astrofisika. Dengan mendorong batas-batas superkomputer dan pemodelan teoretis, para ilmuwan memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang gravitasi, magnetisme, dan hukum-hukum dasar yang mengatur kosmos.
