Medan magnet serupa, meski ukurannya berbeda

Di pusat Galaksi Bima Sakti kita terdapat lubang hitam masif: Sagitarius A*, yang memiliki massa setara dengan sekitar 4 juta matahari. Sebuah tim astronom dari Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) di Bonn, Universitas Goethe di Frankfurt am Main, Pusat Astrofisika di Universitas Harvard dan lembaga internasional lainnya kini telah memeriksa objek ini dalam cahaya radio terpolarisasi.

Dengan menggunakan metode ini, para ilmuwan kini dapat mendeteksi medan magnet yang kuat dan terorganisir yang muncul dari tepi Sagitarius A* (Sgr A*).

Pada tahun 2022, gambar pertama Sagitarius A* dipublikasikan oleh para ilmuwan dari jaringan teleskop radio global EHT (Event Horizon Telescope). Gambar pertama lubang hitam – yaitu M87* di pusat galaksi Messier 87 – dirilis ke publik pada tahun 2019 di bawah pengawasan ahli astrofisika Heino Falk.

M87* berjarak lebih dari 53 juta tahun cahaya dari kita dan jauh lebih masif, seribu kali lebih masif daripada Sgr A*. Namun, kedua lubang hitam tersebut terlihat sangat mirip, menurut kelompok peneliti saat ini.

Apakah kedua lubang hitam supermasif tersebut memiliki sifat lain selain penampakannya?

Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa lubang hitam masif M87* mampu memuntahkan pancaran material yang kuat ke wilayah sekitarnya berkat medan magnetnya. Sagitarius A* terletak sekitar 27.000 tahun cahaya dari kita, dan jauh lebih kecil dan lebih masif dibandingkan M87*. Gambar baru tersebut juga menunjukkan adanya medan magnet yang kuat.

“Apa yang kita lihat sekarang adalah terdapat medan magnet yang kuat, terpelintir, dan terorganisir di dekat lubang hitam di pusat Bima Sakti,” jelas Sarah Isson, salah satu pemimpin proyek (dari Universitas Harvard). Dengan membandingkannya dengan M87*, tim mengetahui bahwa medan magnet yang kuat dan teratur memainkan peran penting dalam cara lubang hitam berinteraksi dengan gas dan materi di sekitarnya.

Cahaya merambat sebagai gelombang elektromagnetik yang berosilasi atau bergerak. Kita dapat melihat sesuatu hanya ketika cahayanya mencapai kita. Kadang-kadang cahaya juga berosilasi ke arah yang disukai dan karenanya terpolarisasi, arah yang tidak dapat dibedakan oleh mata manusia dari cahaya biasa. Partikel-partikel ini mengorbit di sekitar garis medan magnet dalam plasma di sekitar lubang hitam. Dengan demikian, mereka menciptakan pola polarisasi tegak lurus terhadap lapangan.

Informasi polarisasi cahaya memberi tahu komunitas astronomi banyak hal tentang sifat fisik gas dan mekanisme yang terlibat dalam memberi makan lubang hitam, bukan hanya seberapa kuat intensitas keseluruhannya. Artinya, proses yang terjadi di wilayah lubang hitam dapat diamati dengan lebih presisi dibandingkan sebelumnya. Garis medan magnet juga dapat digambarkan.

“Memvisualisasikan lubang hitam dalam cahaya terpolarisasi tidak semudah memakai kacamata hitam terpolarisasi,” jelas Maciek Wielgus dari MPIfR. Gas dan plasma yang mengelilingi lubang hitam mengorbit Sgr A* dalam beberapa menit. Saat partikel plasma mengorbit di sekitar garis medan magnet, struktur medan magnet berubah dengan cepat ketika EHT merekam gelombang radio. Pencitraan menjadi rumit karena perubahan yang cepat ini.

“Gambar Sagitarius A* kami yang terpolarisasi adalah hasil perbandingan cermat antara pengukuran aktual dan ratusan ribu kemungkinan varian gambar yang dapat kami buat menggunakan simulasi superkomputer canggih,” kata ahli astrofisika teoretis Luciano Rizzola dari Universitas Goethe di Frankfurt.

Gambar asli Sagitarius A* juga merupakan gabungan dari beberapa gambar, jelas Rizzola dan Wielgus. Jadi polaroid baru juga mewakili semacam rata-rata dari semua pengukuran.

Perbedaan massa, ukuran dan lingkungan antara lubang hitam supermasif mungkin bersifat global, simpul Mariafelicia De Laurentiis, wakil ilmuwan proyek untuk EHT (Universitas Naples Federico II, Italia). Namun, proses fisik yang mengontrol pengumpan lubang hitam dan pelepasan jet tampaknya sama.