Sebuah Lubang Hitam Raksasa Mengantuk Ditemukan di Alam Semesta Awal

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

Menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), para astronom menemukan lubang hitam supermasif yang tidak aktif, yang 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 karena ukurannya yang sangat besar. Dengan massa sekitar 400 juta kali massa Matahari, ini adalah lubang hitam terbesar yang ditemukan JWST di alam semesta awal. Penemuan ini, yang diterbitkan pada 18 Desember di jurnal Nature, semakin memperumit misteri bagaimana lubang hitam supermasif bisa tumbuh begitu cepat di masa-masa awal alam semesta.  

Baca juga : Penelitian Terbaru: Lubang Hitam Mungkin Menjadi Sumber Energi Gelap

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

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

Karena lubang hitam memiliki batas luar yang disebut "cakrawala peristiwa" yang menjebak cahaya, mereka cenderung tidak terlihat jika tidak aktif mengonsumsi materi dan menerangi sekitarnya.  

Baca juga : Mengenal 7 Objek Antariksa Terbesar di Alam Semesta, dari Superkluster hingga Lubang Hitam

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

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

"Meski lubang hitam ini tidak aktif, ukurannya yang 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.  

Baca juga : Teleskop James Webb Temukan Lubang Hitam Tertua

"Alam semesta awal mampu menciptakan monster-monster besar, bahkan di galaksi yang relatif kecil," tambahnya.  

Mengapa Lubang Hitam Raksasa di Alam Semesta Awal Menjadi Masalah?  

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

Lubang hitam supermasif memiliki massa yang setara dengan jutaan hingga miliaran kali massa Matahari. Tidak seperti lubang hitam bintang, yang 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.  

Baca juga : Waktu Berjalan Lima Kali Lebih Lambat di Alam Semesta Awal

Proses ini diperkirakan membutuhkan 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 yang menunjukkan adanya lubang hitam raksasa saat alam semesta masih berusia kurang dari satu miliar tahun, bahkan hanya 600 juta tahun setelah Big Bang, menjadi teka-teki besar. Ukuran besar lubang hitam ini, ditambah fakta bahwa ia tidak tumbuh cepat dengan mengonsumsi materi, membuat misteri ini semakin membingungkan.  

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

Lubang Hitam Melewati Batas Makan Berlebihan

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

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

Tim ini berpendapat lubang hitam di alam semesta awal mungkin mengalami periode makan berlebihan atau "akresi super-Eddington." Dalam fase ini, lubang hitam akan tumbuh sangat cepat 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 cepat sambil menghabiskan sebagian besar waktunya untuk tidur," jelas Maiolino.  

Masa dormansi lubang hitam ini berlangsung 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 yang mengantuk ini menjadi terobosan bagi teori tersebut.  Lubang hitam awal ini mungkin hanya bagian kecil dari populasi yang lebih besar. Para peneliti menduga bahwa alam semesta awal mungkin dipenuhi oleh raksasa-raksasa tidur ini. Sayangnya, sifat dormansi mereka membuat mereka sulit untuk dideteksi.  

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