Bagaimana Lubang Hitam Supermasif Bisa Tumbuh Cepat?

Info Astronomy - Bagaimana cara membuat lubang hitam bermassa bintang? Mudah saja. Siapkan bahan-bahan bintang masif. Masak dan tunggu sampai seluruh bahan bakarnya habis. Tiriskan saat supernova sudah meletup-letup. Dan tara... lubang hitam bermassa bintang bisa disajikan.

Nah sekarang, bagaimana bila kita ingin membuat lubang hitam supermasif, yang massanya bisa mencapai satu juta hingga satu miliar kali massa Matahari? Proses pembuatannya rupanya lebih rumit. Sekali saja gagal, bisa-bisa dicerca oleh tiga orang chef karena lubang hitam supermasifnya kurang enak.

Sejauh ini, para astronom telah menemukan bukti dari banyak lubang hitam supermasif yang berada di alam semesta awal, pada masa ketika alam semesta kita masih sangat muda: hanya 5 persen dari usia sekarang. Dari bukti-bukti pengamatan itu, ada satu hal yang dianggap aneh: lubang hitam di alam semesta awal tumbuh begitu cepat.

Hal itu cukup mengherankan bagi para astronom. Kondisi di alam semesta awal, yang baru 5 persen dari usia alam semesta saat ini, bagaimana bisa telah mampu membuat lubang hitam supermasif bermassa jutaan hingga miliaran kali massa Matahari.

Meskipun lubang hitam bermassa bintang dapat tumbuh hingga proporsi supermasif, umumnya membutuhkan waktu yang lama, tidak secepat pertumbuhan lubang hitam supermasif pada masa-mada 5 persen usia alam semesta itu.

Pengamatan ini dengan demikian menimbulkan teka-teki: Bagaimana lubang hitam supermasif ini dapat terbentuk begitu cepat di alam semesta awal?

Kolaborasi para astronom Jepang dan Jerman percaya bahwa mereka telah memecahkan teka-teki itu. Menggunakan simulasi komputer yang komprehensif. Para astronom ini menciptakan kembali kondisi yang ditemukan di alam semesta awal untuk melihat bagaimana mereka dapat membuat lubang hitam supermasif.

Simulasi komputer yang dilakukan oleh kolaborasi astronom ini memperhitungkan aliran gas supersonik yang tersisa setelah Big Bang yang berinteraksi dengan materi gelap. Aliran itu memungkinkan lubang hitam supermasif terbentuk dalam waktu singkat.

Dalam simulasi itu, para astronom mengamati adanya kalang materi gelap (dark matter haloes), sebuah gumpalan materi gelap tempat terbentuknya galaksi. Gerakan aliran gas di alam semesta awal dan interaksi mereka dengan kalang materi gelap sempat menghambat pembentukan bintang-bintang awal.

Namun, pada saat gas akhirnya runtuh menjadi bintang, kalang materi gelap berperan dalam menambah begitu banyak massa sehingga bintang-bintang awal tersebut mampu tumbuh hingga 34.000 kali massa Matahari, massa yang membuat bintang-bintang awal tersebut dijuluki sebagai bintang masif.

Kemudian, karena tidak mampu menopang beratnya sendiri, bintang-bintang masif awal itu runtuh ke dalam gravitasinya sendiri, meledak dalam peristiwa supernova yang dahsyat, yang pada akhirnya inti bintang mati yang telah berevolusi menjadi lubang hitam supermasif seperti yang kita kenal saat ini.

"Ini adalah kemajuan yang signifikan. Asal-usul lubang hitam supermasif telah menjadi misteri lama dan sekarang kami memiliki solusi untuk menjawab itu," kata salah satu astronom dalam studi ini, Naoki Yoshida dari Institut Kavli untuk Fisika dan Matematika Alam Semesta.

"Pada awal penelitian, kami tidak berpikir bahwa bintang sebesar itu dapat terbentuk," kata Shingo Hirano, pemimpin studi ini dari JSPS Overseas Research Fellow di Universitas Texas, Austin. "Hasilnya mengejutkan."

Hasil studi ini sebenarnya masih sependapat dengan teori pembentukan lubang hitam supermasif sebelumnya, yang beberapa di antaranya memaparkan bahwa lubang hitam supermasif yang terbentuk di alam semesta awal membutuhkan kondisi awal yang spesifik.

Satu teori menunjukkan, dulunya banyak lubang hitam yang bergabung untuk membentuk lubang hitam supermasif. Tetapi hal itu akan membutuhkan kepadatan tinggi dari kalang materi gelap, dan mungkin tidak bisa benar-benar menciptakan lubang hitam supermasif.

Teori lain mengusulkan bahwa sinar ultraviolet dari pembentukan bintang-bintang di galaksi muda pada alam semesta awal telah mencegah awan gas di sekitarnya untuk membentuk bintang-bintang lain sampai ia sendiri memiliki cukup massa untuk runtuh langsung menjadi lubang hitam. Namun ini membutuhkan awan gas besar tepat di sekitar area pembentuk bintang, sebuah skenario yang juga tidak terlalu umum.

Mungkin di dapur kosmis, tidak ada resep lubang hitam supermasif yang sempurna, melainkan memang ada beberapa pilihan resep untuk bagaimana lubang hitam supermasif bisa tumbuh cepat, tidak hanya dengan satu proses saja.

Para astronom berharap beberapa misi teleskop ruang angkasa yang akan datang akan memberikan petunjuk tambahan tentang asal usul lubang hitam supermasif ini. Seperti misalnya misi James Webb Space Telescope milik NASA, yang akan diluncurkan pada tahun 2020-2021 mendatang.

James Webb disinyalir akan mampu melihat ke alam semesta awal untuk mempelajari kondisi seperti apa lubang hitam supermasif terbentuk dengan lebih baik. Misi ATHENA milik Badan Antariksa Eropa juga direncanakan untuk melakukan pengamatan lebih lanjut.

Mempelajari lubang hitam supermasif ini akan membantu kita lebih memahami bagaimana lubang hitam raksasa terbentuk, tumbuh, dan memengaruhi galaksi di mana mereka berada.

Hasil studi lebih lanjut bisa kamu baca di tautan ini.
BERIKAN KOMENTAR ()