Terungkap: Lubang hitam tertua yang pernah diamati, berasal dari awal mula alam semesta | lubang hitam

Para astronom telah menemukan lubang hitam tertua yang pernah diamati, berusia lebih dari 13 miliar tahun, sebelum awal mula alam semesta.

Pengamatan yang dilakukan oleh James Webb Space Telescope (JWST) mengungkap keberadaannya di jantung galaksi 440 juta tahun setelah big bang. Ia memiliki massa sekitar satu juta kali lipat Matahari, yang secara mengejutkan sangat besar untuk sebuah lubang hitam kecil, sehingga menimbulkan pertanyaan bagaimana ia bisa tumbuh begitu cepat.

“Yang mengejutkan adalah ukurannya sangat besar,” kata Profesor Roberto Maiolino, ahli astrofisika di Universitas Cambridge, yang memimpin pengamatan. “Ini adalah hal yang paling tidak terduga.”

Catatan, Telah dipublikasikan di situs pracetak Arxiv, jangan mengambil foto secara langsung, dan tidak terlihat karena tidak ada cahaya yang bisa lepas dari genggamannya. Namun para astronom telah menemukan tanda-tanda jelas dari piringan akresi, sebuah lingkaran gas dan debu yang berputar cepat di sekitar aliran kosmik.

Para astronom percaya bahwa lubang hitam yang lebih tua dapat membantu memecahkan misteri bagaimana lubang hitam raksasa di pusat galaksi seperti Bima Sakti tumbuh miliaran kali lebih besar dari Matahari. Hingga baru-baru ini, diasumsikan bahwa planet-planet tersebut mengembang selama kurang lebih 14 miliar tahun, terus berkembang melalui penggabungan dan melahap bintang-bintang serta objek-objek lainnya. Namun skenario bola salju ini tidak dapat sepenuhnya menjelaskan proporsi lubang hitam supermasif yang luar biasa saat ini.

Pengamatan terbaru terhadap galaksi, yang disebut GN-z11, mendorong asal mula misteri ini kembali ke awal mula lubang hitam dan menunjukkan bahwa mereka dilahirkan dalam ukuran besar atau meningkat dengan sangat cepat sejak awal.

Profesor Andrew Pontzen, kosmolog di University College London, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan: “Memahami dari mana lubang hitam berasal selalu menjadi misteri, tetapi misteri itu kini tampaknya semakin mendalam.” “Hasil ini, dengan menggunakan kekuatan Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk melihat ke masa lalu, menunjukkan bahwa beberapa lubang hitam tumbuh dengan kecepatan yang sangat besar di alam semesta muda, jauh lebih cepat dari yang kita perkirakan.”

Salah satu penjelasannya, yang dikenal sebagai skenario benih berat, adalah bahwa generasi awal lubang hitam lahir dari keruntuhan langsung awan gas masif, bukan dari bintang-bintang yang terbakar yang runtuh karena gravitasinya sendiri di akhir masa hidupnya. Kemungkinan lainnya adalah gugus bintang dan lubang hitam yang kompak bergabung dengan sangat cepat di alam semesta awal.

Hipotesis ketiga, yang lebih spekulatif, adalah keberadaan lubang hitam primordial yang muncul selama inflasi kosmik, suatu periode perluasan alam semesta yang lebih cepat dari cahaya yang terjadi sepersekian detik setelah big bang.

Hal ini akan mengubah urutan permainan yang seharusnya, di mana galaksi muncul terlebih dahulu dan kemudian lubang hitam mulai tumbuh di dalamnya. Lubang hitam purba secara efektif akan terjalin ke dalam struktur alam semesta sejak awal.

“Jika ini benar, maka akan berdampak besar pada pembukaan milidetik alam semesta kita,” kata Pontzen. “Apa pun yang terjadi, kisah tentang bagaimana lubang hitam dan galaksi bersatu adalah sebuah kisah yang menarik, dan kami baru mulai menyatukannya.”

Hasil ini merupakan yang terbaru dari serangkaian penemuan menakjubkan yang dilakukan oleh observatorium luar angkasa NASA hanya dua tahun setelah peluncurannya. Teleskop Luar Angkasa James Webb sekitar 100 kali lebih sensitif dibandingkan teleskop sebelumnya, seperti Hubble, dalam mendeteksi cahaya inframerah, bagian spektrum yang digunakan untuk melihat objek jauh. “Ini pada dasarnya setara dengan meningkatkan teleskop Galileo menjadi teleskop modern. Ini adalah penemuan selama 400 tahun yang berpotensi dikompresi ke dalam periode waktu operasi JWST,” kata Maiolino.

Dia mengatakan bahwa sebelum teleskop diluncurkan, ada kemungkinan bahwa hal itu akan membuka jendela baru mengenai “perpanjangan membosankan dari apa yang kita ketahui.” “Bukan itu yang kami lihat,” kata Maiolino. “Alam semesta begitu murah hati. Kita sebenarnya menemukan hal-hal yang tidak kita duga.”

Apa itu lubang hitam?

Lubang hitam adalah salah satu objek paling aneh dan berbahaya di alam semesta. Mereka memiliki gravitasi yang sangat kuat sehingga baik materi maupun cahaya tidak dapat lepas dari genggamannya. Ambang batas lubang hitam ditelusuri melalui cakrawala peristiwa, titik yang tidak bisa kembali lagi. Apa pun yang melintasi perbatasan ini akan hilang selamanya.

Mereka sulit dipelajari karena pada dasarnya tidak dapat dilihat, namun menerapkan hukum fisika menawarkan beberapa wawasan yang menarik. Saat mendekati lubang hitam, gradien gravitasinya bisa sangat ekstrim sehingga benda bisa mengembang dalam proses yang disebut spageti. Di cakrawala peristiwa, gravitasi sangat kuat sehingga cahaya dibelokkan membentuk cincin sempurna di sekitar lubang hitam, yang berarti jika Anda berdiri di sana, Anda akan dapat melihat bagian belakang kepala Anda.

Apa yang ada di luar cakrawala peristiwa tidak diketahui. Teori relativitas umum Einstein menyatakan bahwa kepadatan di pusat lubang hitam akan menjadi tak terbatas, yang mengarah pada singularitas gravitasi. Robekan ruang-waktu ini tidak memiliki “di mana” atau “kapan” dan berada di luar cakupan hukum fisika konvensional. Namun tidak jelas apakah singularitas tersebut benar-benar ada.

Lubang hitam tersedia dalam berbagai ukuran. Lubang hitam bintang, yang terbentuk dari sisa-sisa bintang masif, bisa berukuran 20 kali lebih besar dari Matahari kita. Lubang hitam supermasif, seperti Sagitarius A* di pusat Bima Sakti, dapat memiliki massa yang setara dengan jutaan atau milyaran matahari dan memainkan peran penting dalam evolusi galaksi.

Para astronom telah mencapai kemajuan signifikan dalam mengamati lubang hitam dalam satu dekade terakhir, dengan gambar pertama korona yang ditangkap oleh teleskop Event Horizon pada tahun 2019, dan pengamatan penggabungan lubang hitam yang dahsyat dengan mendeteksi gelombang gravitasi yang dikirim melalui ruang-waktu. . Pengamatan baru-baru ini, dan bahkan tujuan yang lebih jauh lagi oleh James Webb, akan mulai mengumpulkan asal usul benda-benda misterius ini.