Tarian Bintang di Sekeliling Lubang Hitam Supermasif


109
109 points
Tarian Bintang di Sekeliling Lubang Hitam Supermasif

Teori relativitas umum Einstein terbukti lagi! Kali ini dari gerak bintang di bawah pengaruh lubang hitam supermasif.

Ilustrasi orbit bintang di sekitar lubang hitam supermasif Sagittarius A * di pusat Bima Sakti. Salah satunya adalah bintang S2. Kredit: ESO / L. Calçada / spaceengine.org

Einstein benar lagi

S2 adalah salah satu bintang di gugusan bintang masif yang mengelilingi lubang hitam supermasif Sagitarius A * (Sgr A *) di pusat galaksi Bima Sakti. Di antara bintang-bintang dalam gugusan, S2 adalah bintang terdekat kedua dari lubang hitam di pusat Bima Sakti dengan massa 10-15 massa matahari.

Ilustrasi lintasan S2 bintang dekat lubang hitam supermasif. Kredit: ESO / M. Kornmesser "width =" 640 "height =" 400

Ilustrasi lintasan S2 bintang dekat lubang hitam supermasif. Kredit: ESO / M. Kornmesser

Pada 2018, para astronom mengamati bintang S2 berada di periastron atau posisi terdekatnya dengan Sgr A *, sebuah lubang hitam supermasif dengan massa 4 juta massa matahari. Terletak pada jarak 18 miliar km, efek gravitasi Sgr A * menyebabkan bintang S2 berakselerasi dan bergerak 7.700 km / detik!

Pengamatan menunjukkan bintang mengalami pergeseran merah gravitasi, kehilangan energi karena medan gravitasi lubang hitam yang sangat kuat. Hasil ini memang mengkonfirmasi prediksi relativitas umum tentang pergeseran merah.

Namun, seharusnya bukan hanya pergeseran merah yang terjadi di S2. Menurut teori relativitas Einstein, orbit bintang S2 juga harus digeser karena kelengkungan waktu ruang di sekitar lubang hitam.

Rupanya begitu.

Perubahan orbit hanya terlihat setelah para astronom menganalisis hasil pengamatan bintang S2 selama 27 tahun, yang termasuk orbit S2 sebelum dan setelah berada dalam posisi terdekat dengan lubang hitam supermasif.

Presesi orbital Merkurius

Berdasarkan teori relativitas umum, massa akan menekuk ruang-waktu dan benda-benda di sekitar massa akan bergerak mengikuti kelengkungan ruang-waktu. Ketika ada objek yang sangat dekat dengan objek yang sangat masif akan ada pergeseran dalam orbit yang dikenal sebagai presesi.

Di Tata Surya, efek relativitas Einstein dapat diamati dalam presesi orbit Merkurius.

Presesi Merkurius karena efek relativitas umum. Setiap kali Merkurius berada di dekat Matahari, orbitnya mendahului. Kredit: Frobenius / Fisika Stack Exchange "width =" 640 "height =" 470

Presesi Merkurius karena efek relativitas umum. Setiap kali Merkurius berada di dekat Matahari, orbitnya mendahului. Kredit: Pertukaran Frobenius / Fisika

Planet Merkurius mengelilingi Matahari dalam orbit elips. Tapi, titik terdekat dengan Matahari tidak pernah sama. Posisi Merkurius telah berubah meskipun sangat kecil. Orbit planet bergeser perlahan di sekitar Matahari.

Teori Newton memang meramalkan presesi karena gravitasi. Dan memang presesi semua planet sesuai dengan prediksi teori Newton, kecuali Merkurius. Pengamatan menunjukkan bahwa presesi Merkurius dalam satu abad berbeda dari prediksi teori Newton. Tampaknya, pengamatan ini hanya dapat dijelaskan oleh teori relativitas umum Einstein. Keberhasilan teori relativitas umum menjelaskan presesi Merkurius sekaligus menjadi konfirmasi pertama dari teori yang dibangun oleh Einstein.

Dalam ruangwaktu melengkung, planet-planet tidak mengorbit Matahari dalam orbit elips seperti teori Newton. Orbit harus didahului karena kelengkungan waktu. Besarnya presesi Merkurius persis seperti yang dijelaskan oleh Teori Relativitas Einstein.

Presesi orbital ini diamati pada bintang-bintang S2.

Orbit S2

Ilustrasi orbit presesi bintang S2 saat berada di dekat lubang hitam supermasif. Kredit: ESO / L. Calçada "width =" 640 "height =" 384

Ilustrasi orbit presesi bintang S2 saat berada di dekat lubang hitam supermasif. Kredit: ESO / L. Calçada

Bintang S2 harus bergerak di sekitar lubang hitam di orbit elips dan menyelesaikan putarannya setiap 16 tahun. Namun, pengamatan sebelum dan sesudah bintang S2 di posisi terdekatnya dengan Sgr A * menunjukkan presesi sekitar 1/5 derajat.

Memang, presentasinya tidak terlalu besar, sekali lagi, teori relativitas Einstein berhasil lulus ujiannya. Bintang S2 menjadi bintang pertama yang diamati mengalami presesi Schwarzschild di dekat lubang hitam supermasif.

Pengamatan selama 30 tahun tentu hanya bisa menghasilkan orbit S2 kurang dari satu kali di lubang hitam. Namun, untuk jangka waktu yang lama, dan S2 berhasil menyelesaikan 10-20 kali orbitnya di sekitar Sgr A *, maka jejak bintang di sekitar lubang hitam akan membentuk pola rosetta seperti bunga dan bukan hanya elips .

Pengamatan S2 dengan teleskop Sangat Besar ESO di gurun Atacama, Chili, juga menghasilkan informasi terkait lingkungan sekitar lubang hitam 26.000 tahun cahaya dari Matahari. Ketaatan S2 pada relativitas umum memungkinkan para astronom untuk membatasi jumlah materi gelap yang didistribusikan di dekat lubang hitam.

Jika ada lubang hitam di orbit S2 yang dekat Sgr A *, batas massanya harus kurang dari 1000 massa matahari. Jika massa lubang hitam lebih besar maka pengaruhnya terhadap bintang S2 dapat dideteksi dalam pengamatan.

Selain S2, ada bintang yang lebih dekat ke lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti. Itu disebut bintang S62. Orbit S62 sangat oval, dan posisi terdekatnya dengan Sgr A * hanya 2,8 juta km! Jarak ini lebih dekat dari Uranus ke Matahari.

Butuh S62 hanya 10 tahun untuk menyelesaikan rotasi orbitalnya. Berbeda dengan S2 yang memakan waktu 16 tahun. Tantangannya adalah, bintang S62 sangat redup sehingga sulit untuk diamati. Namun, perkembangan teknologi di masa depan diperkirakan akan membawa para astronom untuk melihat bintang di pusat Bima Sakti.

Yang pasti adalah bahwa untuk saat ini, sekali lagi kita dapat membuktikan teori relativitas umum yang dibangun seabad yang lalu.

Seperti ini:

Suka Memuat …


What's Your Reaction?

hate hate
0
hate
confused confused
0
confused
fail fail
0
fail
fun fun
0
fun
geeky geeky
0
geeky
love love
0
love
lol lol
0
lol
omg omg
0
omg
win win
0
win
admin

0 Comments

Your email address will not be published. Required fields are marked *