Para saintis percaya bahawa lubang hitam supermasif bersembunyi di tengah hampir setiap galaksi di alam semesta, dengan jisim berjuta-juta atau berbilion kali ganda dari Matahari dan kekuatan graviti yang sangat besar bertanggungjawab untuk menahan semua bintang bersama-sama. Namun, jantung kelompok galaksi Abell 2261, yang terletak kira-kira 2.7 miliar tahun cahaya dari Bumi, tampaknya melanggar teori. Di sana, peraturan astrofizik menunjukkan bahawa harus ada raksasa besar antara 3,000 hingga 100,000 juta massa suria, setanding dengan berat beberapa yang terbesar yang diketahui. Walau bagaimanapun, selagi penyelidik mencari tanpa henti, tidak ada cara untuk mencarinya. Pemerhatian terbaru dengan Observatorium X-ray Chandra NASA dan Teleskop Angkasa Hubble hanya menyelidiki misteri tersebut.
Dengan menggunakan data Chandra yang diperoleh pada tahun 1999 dan 2004, para astronom telah mencari di pusat Abell untuk 2,261 tanda lubang hitam supermasif. Mereka mencari bahan yang menjadi terlalu panas ketika jatuh ke lubang hitam dan menghasilkan sinar-X, tetapi mereka tidak mengesan sumber tersebut.
Diusir setelah penggabungan
Sekarang, dengan pemerhatian Chandra yang baru dan lebih lama diperoleh pada tahun 2018, sebuah pasukan yang diketuai oleh Kayhan Gultekin dari University of Michigan melakukan pencarian yang lebih dalam untuk lubang hitam di pusat galaksi. Mereka juga mempertimbangkan penjelasan alternatif, di mana lubang hitam dikeluarkan setelah penggabungan dua galaksi, masing-masing dengan lubang sendiri, untuk membentuk galaksi yang diamati.
Apabila lubang hitam bergabung, mereka menghasilkan gelombang dalam ruang-waktu yang disebut gelombang graviti. Sekiranya sebilangan besar gelombang graviti yang dihasilkan oleh peristiwa semacam itu lebih kuat dalam satu arah daripada yang lain, teori ini meramalkan bahawa lubang hitam baru yang lebih besar akan dihantar dengan kelajuan penuh dari pusat galaksi ke arah yang bertentangan. Ini dipanggil lubang hitam yang surut.
Ahli astronomi tidak menemui bukti pasti mengenai mundur lubang hitam, dan tidak diketahui sama ada supermasif cukup dekat satu sama lain untuk menghasilkan gelombang graviti dan bergabung. Setakat ini, mereka hanya mengesahkan kehancuran objek yang jauh lebih kecil. Menemukan penurunan yang lebih besar akan mendorong para saintis untuk mencari gelombang graviti dari penggabungan lubang hitam supermasif.
Isyarat tidak langsung
Para saintis percaya ini mungkin berlaku di pusat Abell 2261 oleh dua tanda tidak langsung. Pertama, data dari pemerhatian optik dari teleskop Hubble dan Subaru menunjukkan teras galaksi, wilayah tengah di mana bilangan bintang di galaksi mempunyai nilai maksimum, jauh lebih besar daripada yang dijangkakan, untuk galaksi ukurannya. Tanda kedua adalah bahawa kepekatan bintang yang paling padat di galaksi terletak lebih dari 2,000 tahun cahaya dari pusat, sangat jauh.
Semasa penggabungan, lubang hitam supermasif di setiap galaksi tenggelam ke arah pusat galaksi yang baru bergabung. Sekiranya mereka disatukan oleh graviti dan orbitnya mulai mengecil, lubang hitam diharapkan dapat berinteraksi dengan bintang-bintang di sekitarnya dan mengusirnya dari pusat galaksi. Ini akan menjelaskan inti besar Abell 2261.
Kepekatan bintang di luar pusat juga mungkin disebabkan oleh peristiwa ganas seperti penggabungan dua lubang hitam supermasif dan penolakan berikutnya dari satu lubang hitam yang lebih besar.
Tiada jejak di bintang
Walaupun ada indikasi bahawa penggabungan lubang hitam terjadi, baik data Chandra maupun Hubble menunjukkan bukti adanya lubang hitam itu sendiri. Para penyelidik sebelum ini menggunakan Hubble untuk mencari sekumpulan bintang yang mungkin dihanyutkan oleh lubang hitam yang surut. Mereka mengkaji tiga kluster di dekat pusat galaksi dan memeriksa sama ada pergerakan bintang-bintang di kluster ini cukup tinggi untuk menunjukkan bahawa mereka mengandungi lubang hitam berjuta-juta suria. Tidak ada bukti yang jelas dijumpai untuk lubang hitam di dua kumpulan dan bintang-bintang yang lain terlalu samar untuk menghasilkan kesimpulan yang berguna.
Mereka juga pernah mengkaji pemerhatian Abell 2261 dengan Karl G. Jansky Array Sangat Besar NSF. Pelepasan radio yang dikesan dekat pusat galaksi menunjukkan bahawa aktiviti lubang hitam supermasif telah terjadi di sana 50 juta tahun yang lalu, tetapi itu tidak menunjukkan bahawa pusat galaksi pada masa ini mengandungi lubang hitam seperti itu.
Mereka kemudian menuju ke Chandra untuk mencari bahan yang terlalu panas dan menghasilkan sinar-X ketika jatuh ke dalam lubang hitam. Walaupun data menunjukkan bahawa gas panas paling padat tidak berada di tengah galaksi, itu tidak ditunjukkan di pusat kluster atau di salah satu gugus bintang. Penulis menyimpulkan bahawa sama ada tidak ada lubang hitam di salah satu lokasi ini, atau bahawa bahan menarik terlalu lambat untuk menghasilkan isyarat sinar-X yang dapat dikesan.
Misteri lokasi lubang hitam raksasa ini berterusan. Walaupun pencarian tidak berjaya, para astronom berharap bahawa Teleskop Angkasa James Webb dapat mengungkapkan kehadirannya. Sekiranya Webb tidak dapat menemuinya, maka penjelasan terbaik adalah bahawa lubang hitam telah bergerak cukup jauh dari pusat galaksi.
