Lubang hitam itu makhluk yang susah ditebak.

Kecuali mereka lagi “makan besar” dan bikin lingkungan sekitarnya bersinar terang, keberadaan mereka nyaris mustahil buat diketahui.

Hal ini bikin para astronom pusing tujuh keliling saat menghitung berapa banyak lubang hitam bermassa bintang yang tak kasat mata di galaksi kita.

Sekarang, para astronom udah menyimulasikan Bima Sakti buat menemukan “Dunia Bawah Galaksi”-nya yang tersembunyi. Mereka memperkirakan ada sekitar 170 juta lubang hitam bermassa bintang yang tersebar di seluruh galaksi kita.

Lebih kerennya lagi, simulasi ini juga memprediksi persebaran lokasi, ukuran mereka, bahkan seperti apa kira-kira ledakan yang menciptakan mereka—ini ibarat peta jalan buat misi pencarian di masa depan, yang nantinya juga bakal menguji akurasi simulasi ini.

Temuan ini udah diserahkan ke jurnal AAS dan bisa dibaca di server pracetak arXiv selagi nunggu proses tinjauan sejawat.

Lubang hitam adalah sisa-sisa bintang raksasa yang udah mati. Setelah kehabisan bahan bakar fusi, bintang jadi gak stabil dan meledak. Gak ada lagi tekanan dari fusi yang menahan gravitasi, inti bintang pun runtuh jadi objek super padat yang gravitasinya luar biasa kuat sampai-sampai cahaya aja gak bisa lolos.

Ini jadi masalah klasik buat para astronom, yang mana cahaya adalah sumber info utama tentang Alam Semesta. Kalau kita gak bisa lihat sesuatu dalam panjang gelombang cahaya apapun, benda itu susah banget ditemuin—dan lebih susah lagi buat sensus jumlahnya.

Dengan bekal pengetahuan tentang evolusi bintang, lubang hitam, dan galaksi, ilmuwan bisa mensimulasikan Bima Sakti sepanjang sejarahnya yang 13,6 miliar tahun. Kalau simulasi itu berulang kali menghasilkan galaksi yang mirip dengan kenyataan yang teramati, kita bisa anggap temuannya sebagai perkiraan yang masuk akal tentang Alam Semesta yang tak terlihat.

Nah, itulah yang dilakukan oleh tim yang dipimpin astrofisikawan Tom Wagg dari Flatiron Institute di AS buat memperkirakan jumlah lubang hitam bermassa bintang di galaksi.

Mereka membangun Bima Sakti virtual, mengikuti miliaran tahun proses pembentukan bintang, kematian bintang, kelahiran lubang hitam, dan evolusi galaksi untuk memperkirakan berapa banyak lubang hitam yang seharusnya ada hari ini.

Hasil kerja mereka menunjukkan, sepanjang hidupnya, Bima Sakti udah mengantarkan sekitar 170 juta bintang keluar dari “panggung” deret utama menuju alam baka sebagai lubang hitam.

Kedengarannya banyak banget sih, tapi kalau kamu lihat ukuran Bima Sakti, jumlah ini sebenarnya gak seberapa. Tim menghitung bahwa di jarak Matahari dari pusat galaksi, distribusinya adalah satu lubang hitam per 6.250 parsec kubik (satu parsec sekitar 3,26 tahun cahaya)—sebuah volume ruang dengan sisi sekitar 18,4 parsec.

Kalau dibikin timeline juga sama aja. Selama 13,6 miliar tahun sejarah Bima Sakti, 170 juta lubang hitam berarti rata-rata satu lubang hitam baru lahir setiap 80 tahun sekali. Tapi kenyataannya, “baby boom” lubang hitam di galaksi ini terjadi jauh lebih dulu, saat pembentukan bintang masih jauh lebih heboh ketimbang sekarang.

Jadi, agak kecil kemungkinannya kita nemuin lubang hitam ngintai di “halaman belakang kosmik” kita.

Tapi, itu mungkin bukan temuan paling menarik dari tim ini.

Studi sebelumnya udah nunjukin, lubang hitam gak sering diam di tempat mereka lahir. Banyak yang lahir dari ledakan supernova yang nggak simetris dan memberikan apa yang disebut astronom sebagai “tendangan kelahiran”, melontarkan objek baru itu melintasi galaksi.

Di kasus yang langka, tendangannya cukup kencang buat mencapai kecepatan lolos dari Bima Sakti, tapi biasanya lubang hitam cuma jalan-jalan jauh di dalam galaksi, yang membuat persebaran mereka sedikit berbeda dari populasi bintang pada umumnya.

Piringan tipis bintang Bima Sakti punya ketinggian sekitar 306 parsec. Piringan lubang hitamnya sendiri, menurut tim, punya ketinggian sekitar 790 parsec—sebagian besar penyebabnya ya karena tendangan kelahiran tadi.

Simulasinya juga menunjukkan kalau lubang hitam yang paling ringan terbang paling jauh dari bidang galaksi karena mereka menerima tendangan terkuat saat lahir.

Soalnya, ledakan supernova yang menciptakan mereka melontarkan lebih banyak material bintang, memungkinkan lebih banyak momentum balik supernova buat melesatkan si bayi lubang hitam. Sebaliknya, lubang hitam yang lebih berat terbentuk dengan lebih banyak material yang jatuh kembali ke lubang hitam, meredam kekuatan tendangannya.

Artinya, misi survei di masa depan gak cuma akan menghitung jumlah lubang hitam. Massa dan pergerakan lubang hitam bisa mengungkap bagaimana bintang yang menciptakan mereka mati, membantu para astronom membedakan model-model supernova dan formasi lubang hitam yang saling berkompetisi.

Terkait: Gaia Mendeteksi Gerombolan Lubang Hitam yang Melintasi Bima Sakti

Dan pastinya, kalau survei itu konsisten dengan prediksi yang dibuat Wagg dan timnya, itu akan memvalidasi simulasi mereka sebagai alat untuk memahami evolusi galaksi.

Seperti yang dicatat para penulis, lokasi dan gerakan lubang hitam saat ini mengawetkan jejak masa lalu mereka.

Kalau observasi ke depan membuktikan hal itu, “Dunia Bawah Galaksi” milik Bima Sakti yang tersembunyi bisa jadi arsip tak terduga tentang sejarah galaksi kita.

Temuannya tersedia di arXiv.