Bagaimana lubang hitam supermasif berakhir di pusat setiap galaksi? Beberapa waktu lalu, tidak sulit untuk menjelaskannya: Di sanalah konsentrasi materi tertinggi berada, dan lubang hitam memiliki waktu miliaran tahun untuk memakannya. Namun, seiring kita melihat lebih dalam sejarah Alam Semesta, kita terus menemukan lubang hitam supermasif, yang memperpendek jangka waktu pembentukannya. Daripada melahap materi di dekatnya dengan santai, lubang hitam ini melahap diri mereka sendiri dalam kegilaan makan.
Dengan munculnya Teleskop Luar Angkasa Webb, masalah tersebut telah mendorong batas teoritis. Materi yang jatuh ke dalam lubang hitam menghasilkan radiasi, dengan makan yang lebih cepat berarti lebih banyak radiasi. Dan radiasi itu dapat mengusir materi di dekatnya, mencekik pasokan makanan lubang hitam. Itu menetapkan batas seberapa cepat lubang hitam dapat tumbuh kecuali materi entah bagaimana dimasukkan langsung ke dalamnya. Webb digunakan untuk mengidentifikasi lubang hitam supermasif awal yang perlu mendorong batas selama keberadaannya. Namun Webb mungkin baru saja mengidentifikasi solusi untuk dilema tersebut. Webb telah menemukan lubang hitam yang tampaknya telah mengisi lubang hitam dengan kecepatan 40 kali lipat dari batas teoritis selama jutaan tahun, sehingga memungkinkan pertumbuhan dengan kecepatan yang cukup untuk membangun lubang hitam supermasif.
Menetapkan batasan
Materi yang jatuh ke dalam lubang hitam umumnya terkumpul dalam apa yang disebut cakram akresi, yang mengorbit benda tersebut dan memanas karena tabrakan dengan cakram lainnya, sambil kehilangan energi dalam bentuk radiasi. Akhirnya, jika cukup banyak energi yang hilang, materi tersebut jatuh ke dalam lubang hitam. Semakin banyak materi yang ada, semakin terang cakram akresi tersebut, dan semakin banyak materi yang terdorong keluar sebelum dapat jatuh ke dalamnya. Titik di mana tekanan radiasi mengusir materi sebanyak yang ditarik lubang hitam disebut Batas Eddington. Semakin besar lubang hitam, semakin tinggi batas ini. Batas Eddington dapat dilampaui jika materi jatuh langsung ke lubang hitam tanpa menghabiskan waktu di cakram akresi, tetapi diperlukan konfigurasi awan gas di dekatnya yang cukup berbeda, sesuatu yang tidak mungkin bertahan lebih dari beberapa juta tahun.
Itu menimbulkan masalah bagi lubang hitam supermasif. Satu-satunya cara yang kita ketahui untuk membentuk lubang hitam—kematian bintang masif dalam supernova—cenderung menghasilkan lubang hitam dengan massa hanya beberapa kali massa Matahari. Bahkan dengan asumsi bintang-bintang yang luar biasa masif di Alam Semesta awal, bersama dengan beberapa penggabungan lubang hitam, diharapkan sebagian besar benih potensial lubang hitam supermasif berada di area 100 kali massa Matahari. Ada gagasan teoretis tentang keruntuhan langsung awan gas yang menghindari pembentukan bintang di antaranya dan segera membentuk lubang hitam dengan massa 10.000 kali Matahari atau lebih, tetapi gagasan itu sepenuhnya masih hipotetis.
Dalam kedua kasus, lubang hitam perlu menyedot banyak materi sebelum mencapai proporsi supermasif. Namun, sebagian besar lubang hitam supermasif awal yang dideteksi menggunakan Webb menghasilkan energi sekitar 20 persen dari batas Eddington, berdasarkan kurangnya emisi sinar-X. Ini berarti bahwa mereka menghasilkan energi jauh melampaui Batas Eddington di awal sejarah mereka atau bahwa mereka memulai keberadaan mereka sebagai lubang hitam yang sangat berat.
Objek yang menjadi fokus laporan baru ini, LID-568, pertama kali dideteksi menggunakan Teleskop Sinar-X Chandra (sebuah observatorium yang baru-baru ini terancam ditutup). LID-568 bercahaya pada panjang gelombang sinar-X, itulah sebabnya Chandra dapat mendeteksinya, dan menunjukkan kemungkinan bahwa ia menghasilkan energi pada tingkat yang sangat tinggi. Pencitraan dalam inframerah menunjukkan bahwa ia tampaknya merupakan sumber titik, sehingga tim peneliti menyimpulkan bahwa sebagian besar cahaya yang kita lihat berasal langsung dari cakram akresi, bukan dari bintang-bintang di galaksi itu.
Namun, hal itu membuat sulit untuk menentukan detail apa pun tentang lingkungan lubang hitam atau untuk mengetahui berapa usianya relatif terhadap Big Bang pada saat kita melihatnya. Jadi, para peneliti mengarahkan Webb ke sana untuk menangkap detail yang tidak dapat ditangkap oleh observatorium lain.
Pelahap cepat
Penggunaan spektroskopi mengungkapkan bahwa kita melihat LID-568 sebagaimana keberadaannya sekitar 1,5 miliar tahun setelah Big Bang. Emisi dari gas dan debu di area tersebut rendah, yang menunjukkan bahwa lubang hitam tersebut berada di galaksi kerdil. Berdasarkan emisi hidrogen, para peneliti memperkirakan bahwa lubang hitam tersebut kira-kira sejuta kali massa Matahari—tidak ada yang ingin Anda dekati, tetapi kecil dibandingkan dengan banyak lubang hitam supermasif.
Massanya sebenarnya mirip dengan sejumlah lubang hitam yang digunakan Webb untuk mengidentifikasi galaksi yang jauh lebih tua. Namun, lubang hitam tersebut jauh, jauh lebih terang (seterang sesuatu yang 10 kali lebih berat) dan mencakup emisi sinar-X yang tidak dimiliki lubang hitam tersebut. Faktanya, lubang hitam tersebut sangat terang dibandingkan dengan massanya sehingga para peneliti memperkirakan lubang hitam tersebut hanya dapat menghasilkan radiasi sebanyak itu jika lubang hitam tersebut berukuran 10 kali lebih besar dari lubang hitam tersebut.
Sumber : arstechnica
