Bagaimana Lubang Hitam Supermasif Dapat Tercipta?

Simulasi jaringan filamen materi gelap di daerah kepadatan tinggi dari alam semesta awal. Kredit: Osaka University

Info Astronomy - Di dekat tepi alam semesta yang teramati manusia (observable universe) terdapat obyek paling terang yang pernah diamati, yang dikenal sebagai quasar, yang diyakini berisi sebuah lubang hitam supermasif yang memiliki massa satu miliar kali massa Matahari kita. Bagaimana lubang hitam supermasif ini bisa ada?

Lubang hitam supermasif pertama kali dihipotesa oleh Donald Lynden-Bell dan Martin Rees pada tahun 1971 yang beranggapan bahwa pusat galaksi Bima Sakti memiliki lubang hitam supermasif. Lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti selanjutnya ditemukan pada tanggal 13 dan 15 Februari 1974, oleh astronom Bruce Balick dan Robert Brown interferometer garis dasar milik Observatorium Astronomi Radio Nasional dan dinamakan Sagittarius A*.

Mereka menemukan sumber radio yang memancarkan radiasi sinkrotron, yang ditemukan bersifat padat dan tidak bergerak karena gravitasinya. Oleh karena itu, ini adalah indikasi pertama bahwa terdapat lubang hitam supermasif di bagian inti Bima Sakti.

Sementara itu, simulasi oleh astronom Kentaro Nagamine dari Osaka University, Jepang dan Ishak Shlosman dari University of Kentucky, Amerika Serikat telah mengungkapkan, untuk pertama kalinya, bagaimana lubang hitam supermasif tersebut dapat terbentuk sekitar 700 juta tahun setelah Big Bang.

"Alam semesta awal adalah plasma yang padat, panas dan beraturan," jelas Nagamine. "Ketika alam semesta mendingin, fluktuasi distribusi massa berkumpul dan saling menyatu akibat gravitasi." Ini adalah asal-usul bintang-bintang pertama di alam semesta kita. Proses yang sama mungkin juga dapat membentuk struktur yang lebih besar seperti lubang hitam supermasif.

Sampai saat ini, banyak ilmuwan yang berpikir bahwa lubang hitam supermasif tercipta oleh runtuhnya bintang-bintang di alam semesta awal. Tapi pemodelan komputer oleh beberapa kelompok ilmuwan menyatakan runtuhnya bintang-bintang alam semesta awal hanya akan membentuk lubang hitam yang kecil, bukan supermasif.

Nagamine dan rekan-rekannya lantas membuat simulasi yang berbeda, di mana lubang hitam supermasif tercipta melalui awan gas yang jatuh ke sesuatu yang diciptakan oleh materi gelap, materi yang tak terlihat di alam semesta yang astronom percayai membentuk 85% dari massa alam semesta kita.

Simulasi ini melibatkan awan gas besar pada periode sebelum bintang-bintang pertama di alam semesta terbentuk dan runtuh menjadi "bintang quasi" dan lubang hitam dengan massa awal 20 massa Matahari, dan dengan cepat berakresi menjadi lubang hitam bermassa sedang dan kemungkinan sebuah lubang hitam masif bila tingkat akresi tidak berhenti pada massa yang lebih besar.

"Bintang quasi" awal menjadi tidak stabil pada gangguan radial karena produksi pasangan elektron-positron dalam intinya, dan dapat langsung runtuh menjadi lubang hitam tanpa ledakan supernova, mencegah materi bintang tersebut meninggalkan lubang hitam supermasif.