Ilmuwan telah menemukan lubang hitam besar di alam semesta awal yang sedang 'tidur siang' setelah makan terlalu banyak.
Sebuah studi di Nature menemukan bahwa lubang hitam di alam semesta awal mengalami periode pendek pertumbuhan yang sangat cepat, diikuti oleh periode dormansi yang panjang. (Gambar Ilustrasi: Jiarong Gu via EurekAlert)ngarahNyaho - Seperti beruang yang melahap salmon sebelum berhibernasi untuk musim dingin, lubang hitam ini telah makan berlebihan hingga tertidur di galaksi induknya.
Tim astronom internasional, yang dipimpin oleh Universitas Cambridge, menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA/ESA/CSA mendeteksi lubang hitam ini di alam semesta awal, hanya 800 juta tahun setelah Big Bang.
Lubang hitam itu sangat besar – 400 juta kali massa Matahari kita – menjadikannya salah satu lubang hitam paling masif yang ditemukan oleh Webb pada titik ini dalam perkembangan alam semesta.
Lubang hitam sangat besar sehingga membentuk sekitar 40 persen dari total massa galaksi induknya: sebagai perbandingan, sebagian besar lubang hitam di alam semesta lokal kira-kira 0,1 persen dari massa galaksi induknya.
Meskipun ukurannya sangat besar, lubang hitam ini memakan, atau mengakumulasi, gas yang dibutuhkannya untuk tumbuh pada tingkat yang sangat rendah - sekitar 100 kali di bawah batas maksimum teoritisnya – sehingga pada dasarnya tidak aktif.
Lubang hitam yang sangat besar seperti itu di awal alam semesta, tetapi tidak tumbuh, menantang model yang ada tentang bagaimana lubang hitam berkembang.
Namun, para peneliti mengatakan bahwa skenario yang paling mungkin adalah bahwa lubang hitam mengalami periode pendek pertumbuhan yang sangat cepat, diikuti oleh periode dormansi yang panjang.
Hasil penelitian tersebut dilaporkan dalam jurnal Nature.
Ketika lubang hitam 'tidur', mereka jauh lebih tidak bercahaya, membuatnya lebih sulit untuk dideteksi, bahkan dengan teleskop yang sangat sensitif seperti Webb.
Lubang hitam tidak dapat diamati secara langsung, tetapi sebaliknya dapat dideteksi oleh cahaya yang dipancarkan oleh cakram akresi yang berputar-putar, yang terbentuk di dekat tepi lubang hitam.
Gas dalam cakram akresi menjadi sangat panas dan mulai bersinar serta memancarkan energi dalam rentang ultraviolet.
"Meskipun lubang hitam ini tidak aktif, ukurannya yang sangat besar memungkinkan kami untuk mendeteksinya," kata penulis utama Ignas Juodžbalis dari Institut Kosmologi Kavli di Cambridge.
"Keadaan tidak aktifnya memungkinkan kami untuk mempelajari massa galaksi induknya juga. Alam semesta awal berhasil menghasilkan beberapa monster absolut, bahkan di galaksi yang relatif kecil."
Menurut model standar, lubang hitam terbentuk dari sisa-sisa bintang mati yang runtuh dan mengakresi materi hingga batas yang diprediksi, yang dikenal sebagai batas Eddington, di mana tekanan radiasi pada materi mengatasi tarikan gravitasi lubang hitam.
Namun, ukuran lubang hitam yang sangat besar ini menunjukkan bahwa model standar mungkin tidak cukup menjelaskan bagaimana monster ini terbentuk dan tumbuh.
"Ada kemungkinan bahwa lubang hitam 'lahir besar', yang dapat menjelaskan mengapa Webb telah menemukan lubang hitam besar di alam semesta awal," kata Profesor Roberto Maiolino, seperti dikutip dari EurekAlert.
"Namun kemungkinan lain adalah mereka mengalami periode hiperaktivitas, diikuti oleh periode dormansi yang panjang," tambah Maiolino dari Institut Kavli dan Laboratorium Cavendish Cambridge.
Bekerja sama dengan rekan-rekan dari Italia, para peneliti Cambridge melakukan serangkaian simulasi komputer untuk memodelkan bagaimana lubang hitam yang tidak aktif ini dapat tumbuh hingga ukuran yang sangat besar di awal alam semesta.
Mereka menemukan bahwa skenario yang paling mungkin adalah bahwa lubang hitam dapat melampaui batas Eddington untuk periode yang singkat, di mana mereka tumbuh sangat cepat, diikuti oleh periode tidak aktif yang panjang.
Para peneliti mengatakan bahwa lubang hitam seperti ini kemungkinan makan selama lima hingga sepuluh juta tahun, dan tidur selama sekitar 100 juta tahun.
"Kedengarannya berlawanan dengan intuisi untuk menjelaskan lubang hitam yang tidak aktif dengan periode hiperaktivitas, tetapi ledakan singkat ini memungkinkannya tumbuh dengan cepat sambil menghabiskan sebagian besar waktunya untuk tidur," kata Maiolino.
Karena periode dormansi jauh lebih panjang daripada periode pertumbuhan yang sangat cepat, pada periode inilah para astronom kemungkinan besar mendeteksi lubang hitam.
"Ini adalah hasil pertama yang saya peroleh sebagai bagian dari gelar doktor saya, dan butuh sedikit waktu bagi saya untuk menghargai betapa luar biasanya hal itu," kata Juodžbalis.
"Baru setelah saya mulai berbicara dengan rekan-rekan saya di bidang teori astronomi, saya dapat melihat signifikansi sebenarnya dari lubang hitam ini."
Karena luminositasnya yang rendah, lubang hitam yang tidak aktif lebih sulit dideteksi oleh para astronom.
Namun, para peneliti mengatakan lubang hitam ini hampir pasti merupakan puncak gunung es yang jauh lebih besar, jika lubang hitam di alam semesta awal menghabiskan sebagian besar waktunya dalam keadaan tidak aktif.
"Kemungkinan besar sebagian besar lubang hitam di luar sana berada dalam keadaan tidak aktif ini – saya terkejut kami menemukan yang satu ini, tetapi saya senang berpikir bahwa masih banyak lagi yang dapat kami temukan," kata Maiolino. |
Sumber: EurekAlert
Posting Komentar