Penelitian baru menunjukkan bahwa kita mungkin melebih-lebihkan jumlah lubang hitam yang ada di alam semesta awal – yang dapat membantu menjawab pertanyaan besar dalam kosmologi.
Sebagaimana dirinci dalam a mempelajari diterbitkan di Surat Jurnal Astrofisikapara peneliti menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble untuk memotret ulang beberapa galaksi tertua yang kita ketahui sepuluh hingga 15 tahun setelah pertama kali disurvei, sehingga mengungkap banyak lubang hitam yang sebelumnya tidak terdeteksi.
“Ternyata terdapat beberapa kali lebih banyak lubang hitam di galaksi-galaksi awal dibandingkan yang kita duga sebelumnya,” tulis penulis utama studi Matthew Hayes, seorang profesor astrofisika di Universitas Stockholm, di esai untuk Percakapan.
Kandidat yang baru ditemukan ini adalah objek kosmik sangat terang yang disebut quasar, yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif yang dikelilingi oleh pusaran material panas yang membuatnya bersinar.
Karena aliran material ke dalam lubang hitam tidak konstan, radiasi yang dihasilkan quasar dapat bervariasi intensitasnya, seperti bola lampu yang berkedip-kedip. Tangkap pada waktu yang salah, dan mungkin tidak terlihat apa-apa.
Hal ini dapat membantu menjernihkan beberapa misteri seputar asal usul lubang hitam supermasif, yang membentuk hati hitam mengerikan di banyak galaksi masif. Dengan massa yang berkisar antara ratusan ribu hingga miliaran kali massa Matahari, pembentukannya membutuhkan waktu ribuan tahun.
Namun, para astronom telah mengamati lubang hitam supermasif yang ada saat alam semesta berusia kurang dari satu miliar tahun. Waktu tersebut seharusnya tidak cukup bagi objek kosmik ini untuk tumbuh hingga sebesar itu. Mereka mungkin dilahirkan lebih besar atau tumbuh lebih cepat dari yang kita perkirakan, jelas Hayes.
Para peneliti berpendapat bahwa terdapat terlalu banyak lubang hitam supermasif di sekitar alam semesta awal untuk mendukung teori bahwa lubang hitam tersebut terbentuk dari “keruntuhan langsung” awan gas yang sangat padat, bukan dari keruntuhan bintang seperti biasanya.
Teori ini berpendapat bahwa “benih berat” akan berukuran sekitar seribu kali lebih besar dari bintang yang membentuk lubang hitam, dan memperoleh ukurannya melalui intervensi materi gelap tak kasat mata yang menggumpal. Gravitasi dari “lingkaran cahaya materi gelap” ini dapat mengembunkan sejumlah besar materi hingga akhirnya semuanya runtuh menjadi lubang hitam supermasif.
Namun, agar hal ini bisa terjadi, lubang hitam harus jauh lebih jarang daripada yang diamati para peneliti, karena sangat sedikit lingkaran cahaya materi gelap yang cukup besar untuk membentuk benih berat, menurut Hayes.
Hal ini membuat para astronom memiliki pilihan yang lebih “eksotis”: “bintang gelap” hipotetis, yang ukurannya lebih besar daripada ukuran bintang konvensional.
Objek bintang tersebut juga akan terpengaruh oleh materi gelap. Dalam hal ini, energi yang dilepaskan oleh pemusnahan partikel materi gelap — mirip dengan cara partikel materi dan antimateri saling menghancurkan ketika mereka bertabrakan — dapat menyediakan panas dan tekanan internal yang diperlukan sebagai pengganti fusi nuklir, memungkinkan awan pembentuk bintang tumbuh menjadi massa yang lebih besar, mungkin cukup besar untuk langsung runtuh menjadi lubang hitam.
“Kami sekarang percaya bahwa proses serupa seharusnya terjadi untuk membentuk lubang hitam dalam jumlah besar yang kita amati di alam semesta bayi,” tulis Hayes.
Tentu saja ini merupakan lompatan yang cukup besar untuk dilakukan. Namun, Teleskop Luar Angkasa James Webb memilikinya melihat calon bintang gelap yang potensialtampaknya mendukung hipotesis tersebut. Mungkin dalam lima tahun, Hayes yakin kita akan memiliki gambaran yang lebih rinci tentang awal pembentukan lubang hitam.
Lebih lanjut tentang luar angkasa: Teleskop James Webb Menangkap Gambar Menakjubkan dari Lahirnya Galaksi “Inside-Out”.
