Fisikawan dari MIT dan Caltech telah menemukan yang pertama: sistem rangkap tiga lubang hitam, terdiri dari tiga benda yang berputar mengelilingi satu sama lain sekitar 7.800 tahun cahaya dari Bumi.
Biner lubang hitam—sistem dua benda yang setidaknya salah satunya adalah lubang hitam—adalah hal yang lumrah di alam semesta. Seringkali, lubang hitam diamati melahap bintang yang mengorbit karena terlalu dekat dengan lubang hitam yang memiliki gravitasi yang kuat. Namun temuan baru-baru ini semakin memperjelas hal tersebut, dengan menambahkan benda baru ke dalam persamaan tersebut, mengungkap sebuah sistem dengan satu lubang hitam dan dua bintang—sebuah konfigurasi yang belum pernah terlihat sebelumnya. Penelitian tim yang menggambarkan sistem dan anggota barunya dipublikasikan hari ini di Alam.
“Kami pikir sebagian besar lubang hitam terbentuk dari ledakan dahsyat bintang, namun penemuan ini membuat hal tersebut dipertanyakan,” kata penulis studi Kevin Burdge, fisikawan di MIT dan salah satu penulis studi tersebut, dalam rilis institutnya. “Sistem ini sangat menarik bagi evolusi lubang hitam, dan juga menimbulkan pertanyaan apakah ada lebih banyak kembar tiga di luar sana.”
Sistem yang dimaksud adalah V404 Cygni, yang berisi lubang hitam dengan nama yang sama sekitar sembilan kali massa Matahari. Pertama kali dikonfirmasi sebagai lubang hitam pada tahun 1992, V404 Cygni telah dipelajari secara ekstensif; pada tahun 2022, NASA mengubah gema cahaya dari lubang hitam menjadi suara, sehingga secara teknis kita dapat “mendengar” aksi lubang hitam. Gema lubang hitam seperti itu adalah cara terbaik bagi para ilmuwan untuk mengkarakterisasi lingkungan intens di sekitar lubang hitam.
Lubang hitam adalah wilayah ruang angkasa dengan gravitasi yang sangat kuat sehingga cahaya tidak dapat keluar darinya, sehingga menjadikannya gelap gulita. Mereka umumnya dianggap terbentuk dalam supernova, kematian cemerlang bintang-bintang, yang sisa-sisanya runtuh ke dalam lubang hitam.
Hingga saat ini, V404 Cygni dianggap milik sistem biner, terdiri dari lubang hitam dan bintang yang mengorbit di dekatnya, perlahan-lahan kehilangan materialnya karena gaya gravitasi lubang hitam. Namun menurut temuan baru tim, ada bintang lain dalam gambar tersebut—lebih jauh dari lubang hitam, namun tetap merupakan bagian dari sistem yang sama.
Berdasarkan ukuran tim, bintang bagian dalam mengorbit lubang hitam dalam waktu kurang dari seminggu. Sebaliknya, bintang terluar mengorbit bumi setiap 70.000 tahun. Itu adalah waktu yang lama—tepatnya 3,64 juta. Bintang terluar berjarak sekitar 3.500 unit astronomi (AU) dari lubang hitam, dengan satuan astronomi adalah ukuran jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari. Menurut rilis MIT, jarak tersebut juga setara dengan 100 kali jarak Pluto dan Matahari. Dengan kata lain, V404 Cygni adalah sistem rangkap tiga, tetapi sistem yang berbeda.
Tapi ada yang lebih dari sekadar kebaruan tiga benda di orbit. Tim baru-baru ini menyimpulkan bahwa supernova biasa tidak menjelaskan V404 Cygni—ledakan dahsyat seperti itu akan mendorong segala sesuatu di sekitarnya keluar, yang pada dasarnya akan mengusir bintang terluar dalam sistem rangkap tiga. Namun jika bukan karena supernova, bagaimana lubang hitam bisa lahir?
“Sebagian besar simulasi menunjukkan bahwa cara termudah untuk membuat ketiga hal ini berhasil adalah melalui keruntuhan langsung,” kata Burdge dalam rilisnya. Keruntuhan langsung adalah ketika sebuah bintang runtuh tanpa kemeriahan ledakan bintang yang cemerlang—tidak ada energi yang dipancarkan ke luar angkasa saat bintang tersebut terurai menjadi raksasa gravitasi.
Berdasarkan usia bintang terjauh tersebut, tim juga dapat memperkirakan usia seluruh sistem rangkap tiga: sekitar empat miliar tahun. Sebagai referensi, usianya sedikit lebih muda dari batuan yang kita miliki di alam semesta (4,6 miliar tahun), dan (mungkin jelas) jauh lebih muda dari alam semesta itu sendiri, yang berusia sekitar 13,77 miliar tahun.
Tentu saja, trio kehidupan nyata ini berbeda dengan masalah tiga tubuh yang digambarkan dalam novel laris berjudul sama karya Cilin Xiu. Dalam buku ini (spoiler berikutnya), tiga benda yang berperan adalah trio bintang dalam orbit satu sama lain yang tidak mungkin diprediksi. Pergerakan tak terduga ini membuat kehidupan hampir mustahil bagi penghuni luar bumi di sebuah planet yang terjebak di antara tiga bintang, sehingga memaksa mereka untuk mempertimbangkan pilihan di luar dunia mereka. (Spoiler kini telah selesai.) Sistem tiga benda di kehidupan nyata yang dijelaskan oleh tim ini lebih tenang daripada yang ada di buku, tetapi juga lebih ekstrem—salah satu benda tersebut adalah lubang hitam.