Sebuah Lubang Hitam Raksasa Mengantuk Ditemukan Di Alam Semesta Awal

Dua lubang hitam biner berbenturan di awal alam semesta untuk menciptakan lubang hitam supermasif nan lebih besar dan mengerikan.(NASA)

PENELITIAN terbaru menunjukkan miliaran tahun lalu, beberapa lubang hitam di alam semesta awal kudu tidur, setelah "makan" terlalu banyak.  

Menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), para astronom menemukan lubang hitam supermasif nan tidak aktif, nan muncul hanya 800 juta tahun setelah Big Bang. Monster kosmik ini tertidur setelah mengonsumsi gas dan debu galaksi dalam jumlah besar.  

Lubang hitam ini luar biasa lantaran ukurannya nan sangat besar. Dengan massa sekitar 400 juta kali massa Matahari, ini adalah lubang hitam terbesar nan ditemukan JWST di alam semesta awal. Penemuan ini, nan diterbitkan pada 18 Desember di jurnal Nature, semakin memperumit misteri gimana lubang hitam supermasif bisa tumbuh begitu sigap di masa-masa awal alam semesta.  

Massa lubang hitam ini juga mencolok karena, biasanya, lubang hitam supermasif di alam semesta modern mempunyai sekitar 0,1% dari massa galaksi induknya. Namun, lubang hitam ini mempunyai massa sekitar 40% dari massa galaksi induknya.  

Ilmuwan mengharapkan lubang hitam sebesar ini bakal aktif "makan" dan tumbuh pesat. Namun, lubang hitam ini justru mengonsumsi gas dengan sangat lambat, sekitar seperseratus dari pemisah akresi maksimum nan mungkin untuk ukurannya.  

Karena lubang hitam mempunyai pemisah luar nan disebut "cakrawala peristiwa" nan menjebak cahaya, mereka condong tidak terlihat jika tidak aktif mengonsumsi materi dan menerangi sekitarnya.  

Biasanya, lubang hitam dikelilingi oleh cakram akresi nan perlahan memberi makan mereka. Tarikan gravitasi nan kuat menciptakan gesekan besar, sehingga cakram ini memancarkan sinar dan memungkinkan kita mendeteksi keberadaan lubang hitam.  

Namun, lubang hitam supermasif nan tidak aktif ini berbeda. Massanya nan sangat besar menciptakan pengaruh gravitasi nan cukup kuat untuk membuatnya terlihat.  

"Meski lubang hitam ini tidak aktif, ukurannya nan luar biasa memungkinkan kita mendeteksinya," kata Ignas Juodžbalis dari Kavli Institute for Cosmology di Cambridge. "Keadaan tidak aktif ini juga membantu kami mempelajari massa galaksi induknya.  

"Alam semesta awal bisa menciptakan monster-monster besar, apalagi di galaksi nan relatif kecil," tambahnya.  

Mengapa Lubang Hitam Raksasa di Alam Semesta Awal Menjadi Masalah?  

Sejak JWST mulai mengawasi kosmos tahun 2022, teleskop ini menemukan lubang hitam supermasif pada tahap awal alam semesta.  

Lubang hitam supermasif mempunyai massa nan setara dengan jutaan hingga miliaran kali massa Matahari. Tidak seperti lubang hitam bintang, nan terbentuk dari runtuhnya bintang besar, lubang hitam supermasif diyakini tumbuh melalui serangkaian penggabungan dengan lubang hitam lain dan dari konsumsi gas serta debu galaksi induknya.  

Proses ini diperkirakan memerlukan lebih dari satu miliar tahun untuk menciptakan lubang hitam supermasif dengan massa besar. Jadi, menemukan lubang hitam supermasif di alam semesta modern tidaklah mengejutkan.  

Namun, penemuan JWST nan menunjukkan adanya lubang hitam raksasa saat alam semesta tetap berumur kurang dari satu miliar tahun, apalagi hanya 600 juta tahun setelah Big Bang, menjadi teka-teki besar. Ukuran besar lubang hitam ini, ditambah kebenaran bahwa dia tidak tumbuh sigap dengan mengonsumsi materi, membikin misteri ini semakin membingungkan.  

"Mungkin lubang hitam memang 'lahir besar,' nan dapat menjelaskan kenapa JWST menemukan lubang hitam raksasa di alam semesta awal," kata Roberto Maiolino, personil tim dari Kavli Institute. "Kemungkinan lain adalah lubang hitam ini mengalami periode hiperaktif nan diikuti masa dormansi nan panjang."  

Lubang Hitam Melewati Batas Makan Berlebihan

Maiolino dan timnya mempelajari pertumbuhan lubang hitam dengan menjalankan simulasi. Mereka menemukan penjelasan nan paling mungkin adalah lubang hitam dapat melampaui pemisah akresi untuk waktu singkat.  

Batas ini dikenal sebagai "batas Eddington," nan menyatakan setiap objek nan mengakresi materi dengan sangat sigap bakal menghasilkan radiasi nan cukup kuat untuk mendorong materi menjauh, sehingga menghentikan proses makan.  

Tim ini beranggapan lubang hitam di alam semesta awal mungkin mengalami periode makan berlebihan alias "akresi super-Eddington." Dalam fase ini, lubang hitam bakal tumbuh sangat sigap selama 5 hingga 10 juta tahun, sebelum akhirnya "tidur" selama 100 juta tahun.  

"Meski terdengar berlawanan dengan intuisi untuk menjelaskan lubang hitam tidak aktif dengan periode hiperaktif, semburan singkat ini memungkinkan mereka tumbuh sigap sembari menghabiskan sebagian besar waktunya untuk tidur," jelas Maiolino.  

Masa dormansi lubang hitam ini berjalan 10 - 20 kali lebih lama daripada fase akresi super-Eddington, sehingga astronom lebih mungkin menemukannya saat "tidur" dibandingkan saat aktif "makan."  

Temuan Penting dalam Kosmologi  

Penemuan lubang hitam raksasa nan mengantuk ini menjadi terobosan bagi teori tersebut.  Lubang hitam awal ini mungkin hanya bagian mini dari populasi nan lebih besar. Para peneliti menduga bahwa alam semesta awal mungkin dipenuhi oleh raksasa-raksasa tidur ini. Sayangnya, sifat dormansi mereka membikin mereka susah untuk dideteksi.  

"Sebagian besar lubang hitam di luar sana kemungkinan besar dalam keadaan dorman—saya terkejut menemukan nan satu ini, tetapi saya juga antusias memikirkan kemungkinan menemukan lebih banyak lagi," kata Maiolino. (Space/livescience/Z-3)