Teleskop James Webb Temukan Lubang Hitam Tertua yang sedang Melahap Galaksinya - Republika

 

Teleskop James Webb Temukan Lubang Hitam Tertua yang sedang Melahap Galaksinya

By Ilham Tirta

antariksa.republika.co.id

January 18, 2024

Galaksi GN-z11 seperti yang terlihat oleh teleskop luar angkasa Hubble dan ilustrasi lubang hitam yang sedang makan. Gambar: NMASA, ESA

ANTARIKSA -- Sebuah tim astronom telah menemukan lubang hitam terjauh dan tertua yang pernah dilihat. Menggunakan James Webb Space Telescope (JWST), lubang hitam purba itu terciduk saat melahap galaksi induknya.

Penemuan itu bisa menjadi langkah maju dalam memahami lubang hitam supermasif pada zaman awal alam semesta. Terutama bagaimana ia mencapai massa yang setara dengan jutaan miliar kali massa matahari. Penelitian tim tersebut telah dipublikasikan di jurnal Nature edisi Rabu, 17 Januari 2024, kemarin.

Lubang hitam tersebut berada di galaksi kuno GN-z11, yang berjarak 13,4 miliar tahun cahaya, atau baru 400 juta tahun setelah Big Bang. Ukurannya yang fantastis, sekitar 6 juta kali lebih besar dari Matahari, tampaknya karena ia adalah pemakan yang rakus. Lubang hitam itu menghisap materi dari galaksi di sekitarnya lima kali lebih cepat dari batas teori yang diketahui saat ini.

Departemen Fisika Universitas Cambridge dan ketua tim peneliti, Roberto Maiolino menggambarkan penemuan itu sebagai lompatan besar ke depan bagi sains lubang hitam. Secara teori, lubang hitam sebesar itu harusnya belum muncul pada rentan waktu tersebut.

"Masih terlalu awal untuk melihatnya di sana. Jadi, kita harus mempertimbangkan kemungkinan lain terbentuknya lubang hitam,” kata Maiolino. Ia menambahkan, para galaksi awal sangat kaya akan gas sehingga menjadi semacam prasmanan bagi lubang hitam.

Apakah lubang hitam supermasif tersebut menghisap materi di sekitarnya secara berlebihan?

Ukuran lubang hitam supermasif yang terbentuk ketika alam semesta masih berusia kurang dari 1 miliar tahun tidak sesuai dengan teori pembentukan mereka. Sebab, untuk mencapai massa jutaan atau miliaran kali massa Matahari, diperlukan waktu miliaran tahun.

“Ini seperti melihat sebuah keluarga di jalan, dan mereka memiliki dua anak, yaitu remaja setinggi 1,8 meter dan balita yang juga setinggi 1,8 meter,” kata peneliti dari Maynooth University, John Reagan. Pertanyaannya, bagaimana mungkin ada balita yang bisa begitu tinggi.

Hal itu juga terjadi pada lubang hitam supermasif di alam semesta. Bagaimana mereka bisa menjadi sangat besar dalam waktu cepat?"

Para ilmuwan memiliki dua dugaan skenario yang menjelaskan jalur lubang hitam untuk mencapai status supermasif di awal alam semesta. Pertama, kemungkinan lubang hitam itu awalnya hanyalah benih kecil yang terbentuk ketika sejumlah bintang masif runtuh.

Setelah jutaan tahun, mereka menjadi sangat besar. Hal itu mungkin terjadi jika awan besar gas dan debu dingin runtuh dan segera membentuk benih lubang hitam berat dengan massa beberapa juta kali lipat massa matahari.

Dengan cara tersebut, proses evolusi bintang bisa dipercepat selama jutaan atau miliaran tahun. Saat bintang itu meledak, ia menjadi pemberi makan bagi lubang hitam. Penggabungan bintang juga bisa membantu benih lubang hitam tumbuh menjadi lubang hitam supermasif.

Mendukung teori benih berat

Namun di sisi lain, kecepatan lubang hitam di GN-z11 mengumpulkan materi bisa menunjukkan lubang hitam tersebut mampu menghasilkan makanan yang jauh lebih cepat dibandingkan lubang hitam lainnya. Hal itu akan menjadi landasan bagi teori benih lubang hitam kecil.

Rumus matematika yang dikenal sebagai batas Eddington menandai seberapa cepat suatu benda, seperti bintang, bisa mengakumulasi massa tanpa radiasi yang dipancarkannya. Namun, lubang hitam yang baru ditemukan itu mengumpulkan materi dari galaksi induknya dengan kecepatan lima kali lebih tinggi dari batas Eddington tersebut. Periode yang disebut pertambahan super-Eddington bisa saja terjadi, tetapi itu dalam waktu yang terbatas.

Tim peneliti memperkirakan, jika periode makan lubang hitam itu berlangsung selama 100 juta tahun, ia mungkin tidak akan menjadi benih lubang hitam yang berat. Karena itu, ia kemungkinan terbentuk dari benih lubang hitam bermassa bintang yang jauh lebih ringan, antara sekitar 250 juta dan 370 juta tahun setelah Big Bang. Kemudian, ia dengan cepat berkembang menjadi sebesar yang diamati oleh teleskop James Webb, 13,4 miliar tahun yang lalu.

Menghancurkan galaksi induknya

Satu hal yang cukup diyakini oleh tim peneliti adalah keberadaan lubang hitam itu telah membuat galaksi GN-z11 menciut, 100 kali lebih kecil dari Bima Sakti. Lubang hitam raksasa itu juga bisa menghambat pertumbuhan galaksi induknya. Sumber: Space.com

Baca Juga

Related Posts