Studi baru, yang diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters pada 03 November 2021 berjudul Cosmologically Coupled Compact Objects: A Single-parameter Model for LIGO–Virgo Mass and Redshift Distributions, adalah studi yang pertama menunjukkan bahwa massa lubang hitam besar dan kecil dapat dihasilkan dari satu jalur, di mana lubang hitam memperoleh massa dari perluasan alam semesta itu sendiri.
“Para astronom biasanya memodelkan lubang hitam di dalam alam semesta yang tidak dapat mengembang. Ini adalah asumsi yang menyederhanakan persamaan Einstein karena alam semesta yang tidak tumbuh memiliki lebih sedikit untuk melacak. Ada trade-off, meskipun: prediksi mungkin hanya masuk akal untuk waktu terbatas.“ kata Kevin Croker, seorang profesor di UH Manoa Departemen Fisika dan Astronomi sebagaimana yang dilaporkan Tech Explorist.
Karena peristiwa individu yang dapat dideteksi oleh LIGO-Virgo hanya berlangsung beberapa detik saja, ketika menganalisis peristiwa tunggal apa pun, penyederhanaan ini masuk akal. Tetapi penggabungan yang sama ini berpotensi miliaran tahun dalam pembuatannya.
Selama waktu antara pembentukan sepasang lubang hitam dan akhirnya bergabung, alam semesta tumbuh secara mendalam. Jika aspek yang lebih halus dari teori Einstein dipertimbangkan dengan hati-hati, maka kemungkinan mengejutkan akan muncul: massa lubang hitam dapat tumbuh sejajar dengan alam semesta, sebuah fenomena yang disebut Croker dan timnya sebagai penggabungan kosmologis.
Baca Juga: Apakah Lubang Hitam yang Menelan Bintang Akan Menghasilkan Neutrino?
Rekan penulis juga seorang Profesor UH Manoa Fisika dan Astronomi, Duncan Farrah, mengatakan, “Kami pikir untuk mempertimbangkan efek sebaliknya. Apa yang akan LIGO-Virgo amati jika lubang hitam kosmologis ditambah dan memperoleh energi tanpa perlu mengonsumsi bintang atau gas lainnya?”
Untuk menyelidiki hipotesis ini, para peneliti mensimulasikan kelahiran, kehidupan, dan kematian jutaan pasang bintang besar. Setiap pasangan di mana kedua bintang mati untuk membentuk lubang hitam kemudian dikaitkan dengan ukuran alam semesta, dimulai pada saat kematian mereka.
Baca Juga: Misteri Sinar Gamma: Lubang Hitam yang Mengantuk Bisa Jadi Jawabannya
Ketika alam semesta terus tumbuh, massa lubang hitam ini tumbuh saat mereka berputar ke arah satu sama lain. Hasilnya bukan hanya lubang hitam yang lebih masif ketika mereka bergabung, tetapi juga lebih banyak penggabungan. Saat para peneliti membandingkan data LIGO-Virgo dengan prediksi mereka, mereka cukup setuju.
"Saya harus mengatakan bahwa saya tidak tahu harus berpikir apa pada awalnya, itu adalah ide yang sangat sederhana, saya terkejut itu bekerja dengan sangat baik." kata Gregory Tarle, rekan penulis penelitian dan Profesor Universitas Michigan.
Menurut para peneliti, model baru ini penting karena tidak memerlukan perubahan apa pun pada pemahaman kita saat ini tentang pembentukan, evolusi, atau kematian bintang. Kesepakatan antara model baru dan data mereka saat ini berasal dari pengakuan bahwa lubang hitam realistis tidak ada di alam semesta statis. Namun, para peneliti berhati-hati untuk menekankan bahwa misteri lubang hitam besar LIGO-Virgo jauh dari terpecahkan.
"Banyak aspek penggabungan lubang hitam tidak diketahui secara rinci, seperti lingkungan formasi dominan dan proses fisik rumit yang bertahan sepanjang hidup mereka," kata Michael Zevin, rekan penulis dan Rekan Hubble NASA.
"Meskipun kami menggunakan populasi bintang simulasi yang mencerminkan data yang kami miliki saat ini, ada banyak ruang gerak. Kami dapat melihat bahwa penggabungan kosmologis adalah ide yang berguna, tetapi kami belum dapat mengukur kekuatan penggabungan ini." ujar Zevin.
"Seiring dengan peningkatan sensitivitas observatorium gelombang gravitasi selama dekade berikutnya, peningkatan kuantitas dan kualitas data akan memungkinkan teknik analisis baru. Ini akan diukur segera.” kata Profesor Kurtis Nishimura, menanggapinya dengan penuh optimis.
Baca Juga: Kabar Lubang Hitam: Bagaimana Ilmuwan Mulai Memetakan Medan Magnet M87