Orbit 27 bintang yang mengorbit dekat lubang hitam di pusat galaksi Bima Sakti kita sangat kacau sehingga para peneliti tidak dapat dengan yakin memprediksi di mana mereka akan berada dalam waktu sekitar 462 tahun. Hasil tersebut didapat dari simulasi yang dilakukan tiga astronom di Belanda dan Inggris. Para peneliti mempublikasikan temuan mereka dalam dua makalah di jurnal Jurnal Internasional Fisika Modern Dr Dan masuk Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.

Mensimulasikan 27 bintang dan interaksinya satu sama lain serta dengan lubang hitam lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Selama berabad-abad, misalnya, mustahil memprediksi pergerakan lebih dari dua bintang, planet, batuan, atau benda lain yang saling berinteraksi. Baru pada tahun 2018, peneliti dari Leiden mengembangkan program komputer di mana kesalahan pembulatan tidak lagi berperan dalam penghitungan. Dan mereka bisa melakukannya Hitung pergerakan tiga bintang imajiner. Kini para peneliti telah memperluas program mereka dengan memasukkan 27 bintang yang, menurut standar astronomi, bergerak mendekati lubang hitam di pusat Bima Sakti.

Simulasi 27 bintang masif dan lubang hitam menghasilkan kejutan. Meskipun bintang-bintang tetap berada pada orbitnya di sekitar lubang hitam, interaksi antar bintang menunjukkan bahwa orbitnya kacau. Artinya, gangguan kecil yang disebabkan oleh interaksi fundamental mengubah orbit bintang. Perubahan ini tumbuh secara eksponensial dan, dalam jangka panjang, membuat orbit bintang tidak dapat diprediksi.

Lubang hitam mengirimkan kejutan

“Setelah 462 tahun, kita tidak dapat memprediksi orbit dengan pasti. Ini sangat singkat,” kata astronom Simon Portijes Zwart (Universitas Leiden, Belanda). Dia membandingkannya dengan tata surya kita, yang tidak lagi dapat diprediksi dengan pasti setelah 12 juta tahun.

“Jadi, lingkungan di sekitar lubang hitam 30.000 kali lebih kacau daripada lingkungan sekitar kita, dan kita sama sekali tidak menyangka hal itu. Tentu saja, tata surya berukuran sekitar 20.000 kali lebih kecil, massanya jutaan kali lebih kecil, dan beratnya hanya 20.000 kali lipat. delapan.” “Lambung yang relatif ringan dibandingkan dengan 27 lambung yang besar, tetapi jika Anda bertanya kepada saya sebelumnya, itu tidak akan menjadi masalah.”

Menurut peneliti, kekacauan muncul setiap saat dengan cara yang kurang lebih sama. Selalu ada dua atau tiga bintang yang saling berdekatan. Hal ini menyebabkan terjadinya saling dorong dan tarik menarik antar bintang. Hal ini pada gilirannya menyebabkan orbit bintang yang sedikit berbeda. Lubang hitam yang diorbit bintang-bintang itu kemudian terdorong menjauh, yang dirasakan semua bintang secara bergantian. Dengan cara ini, interaksi sederhana antara dua bintang mempengaruhi seluruh 27 bintang di gugus pusat.

Memperbesar orbit

“Kami menjalankan simulasi selama 10.000 tahun,” kata Tjaarda Boekholt, mantan mahasiswa pascasarjana di Portegies Zwart pada tahun 2015 dan sekarang di Universitas Oxford, Inggris. “Dari pandangan luas, orbit bintang tampak seperti tetap tidak berubah seiring berjalannya waktu.” ). “Hanya ketika Anda mulai memperbesar bagian orbit barulah perbedaan kacau menjadi terlihat. Perbedaan ini dapat mencapai nilai sebesar empat puluh unit astronomi, yaitu empat puluh kali jarak antara Bumi dan Matahari.”

Para peneliti suka membandingkan kekacauan di lubang hitam dengan bersepeda melintasi kota. Anda tahu kira-kira berapa lama waktu yang dibutuhkan, namun tidak mungkin memperkirakan secara pasti berapa lama. Jika jembatan terbuka, atau jika seseorang melompat ke depan sepeda Anda, Anda mungkin tiba beberapa menit kemudian.

“Dan ini juga cara kerjanya pada bintang-bintang yang mengelilingi lubang hitam,” kata Portiges-Zwart. “Anda menyadari bahwa kejadian tak terduga sering terjadi, menyebabkan perubahan eksponensial, yang kini dapat kita ukur. Namun implikasinya adalah pusat Bima Sakti dengan lubang hitam dan 27 bintang yang mengorbitnya tidak lagi dapat diprediksi dengan pasti setelah 462 tahun. . “Kami tidak lagi dapat memprediksi posisi dan kecepatan bintang-bintang tersebut dengan andal.”

Bagi Portiges Zwart dan rekan-rekannya, tahun 462 bukanlah hal yang terlalu penting. “462 tahun tentu saja merupakan periode yang sangat singkat, tetapi maksud kami adalah sebagai astronom, kita harus melihat secara berbeda dari sebelumnya terhadap apa yang terjadi di dekat lubang hitam,” kata Portijes-Zwart. “Dan kita harus menemukan kata-kata baru untuk itu. Misalnya, saya mulai membuat daftar definisi dengan Tjaarda Bockholt, hanya karena tidak ada istilah yang secara akurat menggambarkan jenis perilaku mengganggu baru yang kami amati.”

Kekacauan yang terputus-putus

Para peneliti menciptakan fenomena “kekacauan intermiten.” Istilah ini terinspirasi oleh biologi evolusioner di mana hal sebaliknya terjadi: apa yang disebut kesetimbangan bersela. Ini tentang evolusi dalam spesies di mana sering kali terdapat keseimbangan jangka panjang yang hanya sesekali terganggu oleh peristiwa traumatis.

“Sebelum penelitian ini, Anda tidak tahu apakah kekacauan dalam simulasi berasal dari fisik, atau berasal dari kesalahan pembulatan dan masalah lain dalam perhitungan,” kata rekan penulis Douglas Heggie, pensiunan ahli matematika dan masih aktif. ilmuwan. Astronom di Universitas Edinburgh (Inggris) dan pionir dalam bidang masalah N-benda.

“Kami telah menguji simulasi dan kalkulasi dasar dalam beberapa cara,” kata Heggie, “Hasil kami tetap bertahan. Kami sekarang dapat memberikan data nyata tentang perilaku kacau sistem multi-bintang. Ini luar biasa. ”