Sagittarius A*

Sagittarius A* ialah lohong hitam supergergasi di jantung Bima Sakti — titik pegun di mana seluruh galaksi, termasuk Matahari kita, perlahan-lahan berputar mengelilinginya. Ia mempunyai jisim kira-kira 4.3 juta kali ganda jisim Matahari, namun kesemuanya termampat dalam satu kawasan yang tidak lebih lebar daripada orbit Merkuri, sejauh kira-kira 27,000 tahun cahaya ke arah buruj Sagittarius.

Namanya (disebut "Sagittarius A-star") tidak seperti nama mana-mana planet: tanda asterisk itu menandakan sumber radio yang padat dan cemerlang yang tertanam di dalam kompleks Sagittarius A yang lebih besar. Pada 2022 ia menjadi hanya lohong hitam kedua yang pernah diimbas secara langsung, menyertai gergasi di galaksi M87 — tetapi yang ini terletak di halaman belakang kosmik kita sendiri.

Bukan suatu tempat, tetapi suatu sempadan

Lohong hitam tidak mempunyai permukaan. Apa yang kita panggil "saiz"nya sebenarnya ialah ufuk peristiwa — sempadan sehala di mana walaupun cahaya tidak dapat terlepas. Bagi jisim 4.3 juta Matahari, ufuk itu berjejari kira-kira 12.7 juta km, kira-kira lapan belas kali lebar Matahari dan cukup kecil untuk muat dengan selesa di dalam orbit Merkuri. Segala-galanya di dalamnya tersembunyi daripada kita selama-lamanya.

Sagittarius A* ialah lohong hitam yang berputar, atau lohong hitam Kerr. Pemodelan aliran pertambahannya (accretion) dan nyalaan sinar-X mencadangkan ia mungkin berputar agak pantas — anggaran berkelompok dalam julat kira-kira 0.5 hingga 0.9 daripada maksimum teori 1 — bermakna ia menyeret fabrik ruang di sekelilingnya, walaupun angka sebenar masih tidak pasti. Ia tidak mempunyai "suhu" dalam erti kata biasa, tetapi plasma nipis yang berpusar masuk di sekelilingnya dipanaskan sehingga kira-kira sepuluh bilion darjah, memancarkan cahaya yang membolehkan kita melihatnya sama sekali.

Gambar yang memerlukan sebuah planet untuk dihasilkan

Pada 12 Mei 2022 kolaborasi Event Horizon Telescope melancarkan imej langsung pertama Sagittarius A*: satu cincin jingga bercahaya terdiri daripada gas yang sangat panas mengelilingi bayang gelap di tengah. Bayang itu hanya merentasi 51.8 mikroarkasaat di langit — kolaborasi itu menyamakan cabaran tersebut dengan cuba mengesan sebiji donat di permukaan Bulan.

Tiada satu pun teleskop tunggal dapat meleraikan sesuatu yang sekecil itu. Sebaliknya, lapan balai cerap radio yang tersebar dari Gurun Atacama di Chile hingga ke Sepanyol, Hawai'i, Arizona, Mexico dan Kutub Selatan disambungkan menjadi sebuah teleskop maya seluas Bumi sendiri, kesemuanya ditumpukan ke pusat galaksi sepanjang bulan April 2017. Gas di sekeliling Sgr A* bergerak hampir dengan kelajuan cahaya dan menyelesaikan satu orbit dalam hanya beberapa minit, jadi rupanya berubah-ubah walaupun semasa data sedang dikumpul — salah satu sebab ia mengambil masa lima tahun lebih lama untuk dianalisis berbanding imej M87 yang lebih awal.

Bintang-bintang yang mendedahkannya

Jauh sebelum mana-mana gambar, lohong hitam itu telah mendedahkan dirinya melalui graviti. Selama berdekad-dekad, dua pasukan — diketuai oleh Reinhard Genzel di Jerman dan Andrea Ghez di Amerika Syarikat — menggunakan teleskop terbesar di dunia untuk menjejaki bintang-bintang individu yang bergerak pantas mengelilingi satu titik yang tidak kelihatan di pusat galaksi. Satu bintang, dikatalogkan S2, berlegar mengelilingi Sgr A* pada orbit ketat 16 tahun, dan pada Mei 2018 melintasi jaraknya sehampir kira-kira 18 bilion km daripadanya pada kelajuan hampir tiga peratus kelajuan cahaya.

Cahaya bintang itu diregangkan kepada gelombang yang lebih merah semasa ia mendaki keluar daripada graviti lohong hitam — satu anjakan merah graviti tepat seperti yang diramalkan oleh teori kerelatifan am Einstein. Orbit bintang berdekad-dekad ini menentukan jisimnya dengan tepat sehingga sebahagian kecil peratus dan memenangi Genzel dan Ghez perkongsian Hadiah Nobel Fizik 2020, bersama-sama Roger Penrose.

Raksasa yang tenang secara mengejutkan

Bagi saiznya, Sagittarius A* agak tenang. Ia tidak mengoyak-ngoyak bintang atau memancarkan sinaran bersaiz kuasar; ia hanya menelan kira-kira satu per seratus ribu jisim suria bahan setiap tahun, dan kebanyakan daripada jumlah kecil itu pun ditolak keluar semula sebelum sempat jatuh masuk. Berbanding lohong hitam yang aktif menelan bahan di galaksi-galaksi jauh, lohong hitam kita sendiri boleh dikatakan tidur lena.

Namun ia tidak sepenuhnya senyap. Teleskop angkasa seperti Chandra dan NuSTAR milik NASA kerap menangkapnya menyala dalam sinar-X — pencerahan singkat yang dipercayai berpunca daripada aktiviti magnet dalam gas yang jatuh masuk. Terdapat juga petunjuk dalam gema cahaya purba bahawa Sgr A* pernah jauh lebih aktif kira-kira dua abad yang lalu.

Daripada isyarat radio kepada sauh galaksi

Sgr A* ditemui pada 13 dan 15 Februari 1974 oleh Bruce Balick dan Robert Brown, yang mengesan satu sumber radio padat yang luar biasa di pusat galaksi menggunakan interferometer pautan radio di Green Bank. Brown kemudiannya mencipta namanya — menambah tanda asterisk untuk menandakan bahawa sumber itu "teruja" (exciting), sejajar dengan tatatanda bagi atom teruja — dan nama itu kekal digunakan.

Titik radio yang samar itu kini difahami sebagai penanda sauh graviti Bima Sakti: sebuah hab di mana beberapa ratus bilion bintang beredar, termasuk Matahari kita, mengambil masa kira-kira 230 juta tahun untuk melengkapkan satu pusingan penuh.

Mengapa anda tidak dapat melihatnya

Berbeza daripada sebuah planet atau komet, Sagittarius A* mustahil dikesan dengan mata kasar. Ia terletak di sebalik awan debu antara bintang yang tebal yang menghalang cahaya nampak hampir sepenuhnya, itulah sebabnya ia ditemui melalui gelombang radio dan dikaji hari ini dalam gelombang radio, inframerah dan sinar-X dan bukannya jalur optik. Apa yang anda boleh lakukan ialah memandang ke arah buruj Sagittarius, rendah di langit musim panas dari hemisfera utara, dan ketahui bahawa kelompok bintang Bima Sakti yang paling padat di situ menyembunyikan, di tengah-tengahnya, sebuah bayang berjisim empat juta suria yang memerlukan teleskop sebesar planet untuk difoto.