Para ilmuwan percaya bahwa lubang hitam supermasif bersembunyi di pusat hampir setiap galaksi di alam semesta, dengan massa yang jutaan atau milyaran kali lipat dari Matahari dan gaya gravitasi yang sangat besar bertanggung jawab untuk menyatukan semua bintang. Namun, jantung dari gugus galaksi Abell 2261, yang terletak sekitar 2.7 miliar tahun cahaya dari Bumi, tampaknya mematahkan teori tersebut. Di sana, aturan astrofisika menunjukkan bahwa seharusnya ada monster besar antara 3,000 dan 100,000 juta massa matahari, sebanding dengan berat beberapa monster terbesar yang diketahui. Namun, sebanyak peneliti mencari tanpa henti, tidak ada cara untuk menemukannya. Pengamatan terbaru dengan Observatorium Sinar-X Chandra NASA dan Teleskop Luar Angkasa Hubble hanya menyelidiki misteri tersebut.
Menggunakan data Chandra yang diperoleh pada tahun 1999 dan 2004, para astronom telah mencari 2,261 tanda lubang hitam supermasif di pusat Abell. Mereka berburu material yang menjadi terlalu panas saat jatuh ke lubang hitam dan menghasilkan sinar-X, tetapi mereka tidak mendeteksi sumber tersebut.
Diusir setelah merger
Kini, dengan pengamatan baru dan lebih lama terhadap Chandra yang diperoleh pada tahun 2018, tim yang dipimpin oleh Kayhan Gultekin dari University of Michigan melakukan pencarian lebih dalam untuk lubang hitam di pusat galaksi. Mereka juga mempertimbangkan penjelasan alternatif, di mana lubang hitam dikeluarkan setelah penggabungan dua galaksi, masing-masing dengan lubangnya sendiri, untuk membentuk galaksi yang diamati.
Ketika lubang hitam bergabung, mereka menghasilkan gelombang dalam ruang-waktu yang disebut gelombang gravitasi. Jika sejumlah besar gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh peristiwa semacam itu lebih kuat ke satu arah daripada yang lain, teori tersebut memperkirakan bahwa lubang hitam baru yang bahkan lebih masif akan dikirim dengan kecepatan penuh dari pusat galaksi ke arah yang berlawanan. Ini disebut lubang hitam yang surut.
Para astronom tidak menemukan bukti pasti rekoil lubang hitam, dan tidak diketahui apakah supermasif cukup dekat satu sama lain untuk menghasilkan gelombang gravitasi dan bergabung. Sejauh ini, mereka hanya memverifikasi kehancuran benda-benda yang jauh lebih kecil. Menemukan gelombang surut yang lebih besar akan mendorong para ilmuwan untuk mencari gelombang gravitasi dari penggabungan lubang hitam supermasif.
Sinyal tidak langsung
Ilmuwan percaya ini bisa terjadi di pusat Abell 2261 oleh dua tanda tidak langsung. Pertama, data dari pengamatan optik dari Hubble dan teleskop Subaru mengungkap inti galaksi, wilayah pusat di mana jumlah bintang dalam galaksi memiliki nilai maksimum, jauh lebih besar dari yang diharapkan, untuk sebuah galaksi seukurannya. Tanda kedua adalah bahwa konsentrasi bintang terpadat di galaksi lebih dari 2,000 tahun cahaya dari pusatnya, yang secara mengejutkan jauh.
Selama penggabungan, lubang hitam supermasif di setiap galaksi tenggelam menuju pusat galaksi yang baru bergabung. Jika mereka disatukan oleh gravitasi dan orbitnya mulai menyusut, lubang hitam diharapkan berinteraksi dengan bintang-bintang di sekitarnya dan mengeluarkannya dari pusat galaksi. Ini akan menjelaskan inti besar Abell 2261.
Konsentrasi bintang di luar pusat mungkin juga disebabkan oleh peristiwa kekerasan seperti penggabungan dua lubang hitam supermasif dan rekoil berikutnya dari lubang hitam tunggal yang lebih besar.
Tidak ada jejak di bintang-bintang
Meskipun terdapat indikasi bahwa telah terjadi penggabungan lubang hitam, baik data Chandra maupun Hubble tidak menunjukkan bukti dari lubang hitam itu sendiri. Para peneliti sebelumnya menggunakan Hubble untuk mencari sekelompok bintang yang mungkin tersapu oleh lubang hitam yang surut. Mereka mempelajari tiga cluster di dekat pusat galaksi dan memeriksa apakah gerakan bintang-bintang di cluster ini cukup tinggi untuk menunjukkan bahwa mereka mengandung lubang hitam bermassa 10 miliar matahari. Tidak ada bukti jelas yang ditemukan untuk lubang hitam di dua grup dan bintang di grup lainnya terlalu redup untuk menghasilkan kesimpulan yang berguna.
Mereka juga sebelumnya mempelajari pengamatan Abell 2261 dengan NSF Karl G. Jansky Very Large Array. Emisi radio yang terdeteksi di dekat pusat galaksi menunjukkan bahwa aktivitas lubang hitam supermasif telah terjadi di sana 50 juta tahun yang lalu, tetapi itu tidak menunjukkan bahwa pusat galaksi saat ini mengandung lubang hitam semacam itu.
Mereka kemudian menuju Chandra untuk mencari material yang sudah terlalu panas dan menghasilkan sinar-X saat jatuh ke lubang hitam. Meskipun data mengungkapkan bahwa gas panas terpadat tidak ada di pusat galaksi, gas itu tidak ditampilkan baik di tengah gugus atau di salah satu gugus bintang. Penulis menyimpulkan bahwa tidak ada lubang hitam di salah satu lokasi ini, atau menarik material terlalu lambat untuk menghasilkan sinyal sinar-X yang dapat dideteksi.
Misteri lokasi lubang hitam raksasa ini terus berlanjut. Meski pencarian tidak berhasil, astronom berharap James Webb Space Telescope dapat mengungkap keberadaannya. Jika Webb tidak dapat menemukannya, penjelasan terbaik adalah bahwa lubang hitam telah bergerak cukup jauh dari pusat galaksi.
