Gelombang Gravitasi Mendukung Teori Supernova Ketidakstabilan Pasangan, Mengungkap Celah Massa Lubang Hitam

Sebuah penemuan signifikan dalam astrofisika telah memberikan bukti kuat yang mendukung keberadaan supernova ketidakstabilan pasangan, sebuah fenomena teoretis yang sebelumnya sulit teramati. Bukti ini berasal dari analisis cermat terhadap massa lubang hitam yang terdeteksi melalui observasi gelombang gravitasi oleh jaringan LIGO-Virgo-KAGRA. Temuan ini, yang dipublikasikan dalam jurnal Nature pada 1 April 2026, merupakan hasil kolaborasi tim riset internasional yang dipimpin oleh para peneliti dari Universitas Monash.

Temuan inti ini memvalidasi prediksi teoretis mengenai adanya "rentang terlarang" dalam spektrum massa lubang hitam, yaitu massa yang tidak terbentuk secara langsung dari keruntuhan bintang masif tunggal. Analisis mendetail menyoroti kesenjangan dalam massa lubang hitam yang saling bergabung, khususnya pada komponen lubang hitam yang lebih kecil dalam pasangan tersebut. Fenomena ini menyentuh pertanyaan mendasar mengenai nasib akhir bintang-bintang paling masif di alam semesta: apakah mereka runtuh menjadi lubang hitam atau meledak sepenuhnya.

Data kunci menunjukkan bahwa lubang hitam dengan massa melebihi 45 kali massa Matahari cenderung langka karena bintang induknya kemungkinan besar mengalami ledakan supernova ketidakstabilan pasangan. Supernova jenis ini, yang pertama kali diprediksi oleh Fred Hoyle dan William Fowler pada tahun 1964, merupakan ledakan yang jauh lebih dahsyat daripada supernova biasa, menghancurkan bintang secara total tanpa meninggalkan residu kompak. Hui Tong, seorang kandidat PhD dari Universitas Monash dan OzGrav, menyimpulkan bahwa data menunjukkan ketiadaan lubang hitam asal bintang di zona massa terlarang karena bintang induknya mengalami proses tersebut.

Profesor Maya Fishbach dari Universitas Toronto, CITA, menyatakan bahwa temuan ini memberikan bukti tidak langsung mengenai supernova ketidakstabilan pasangan sekaligus mengonfirmasi bahwa lubang hitam tumbuh melalui proses penggabungan berulang. Secara teoretis, bintang yang massanya melebihi ambang batas tertentu akan mengalami supernova ketidakstabilan pasangan, sebuah proses yang dipicu oleh produksi pasangan elektron-positron di inti bintang yang sangat panas, yang mengurangi tekanan radiasi pendukung dan memicu ledakan termonuklir hebat.

Secara historis, supernova ketidakstabilan pasangan hanya dapat terjadi pada bintang dengan massa antara sekitar 130 hingga 250 kali massa Matahari dan memiliki kandungan metalisitas rendah, ciri khas bintang generasi pertama (Populasi III). Profesor Eric Thrane, Penyelidik Utama di OzGrav, menekankan bahwa hasil ini memungkinkan para astronom menggunakan pengamatan lubang hitam untuk mempelajari reaksi nuklir di dalam bintang. Sebelumnya, pengamatan gelombang gravitasi seperti GW190521 telah memberikan petunjuk awal, dengan massa lubang hitamnya yang berada di rentang yang diprediksi sebagai celah massa ketidakstabilan pasangan, yaitu sekitar 65 hingga 120 M☉.

Meskipun demikian, penelitian lebih lanjut yang menggunakan model parameterisasi fleksibel pada Katalog Transien Gelombang Gravitasi keempat (GWTC-4) menunjukkan bahwa saat ini belum ada bukti penurunan tajam yang pasti pada spektrum massa lubang hitam di sekitar 40–50 M☉, meskipun batas bawah celah massa yang mungkin masih ada dibatasi pada (57 − 10 + 17) M☉. Keterlibatan berbagai institusi terkemuka menegaskan ketelitian ilmiah dalam menafsirkan sinyal gelombang gravitasi ini, membuka babak baru dalam pemahaman evolusi bintang masif.