Terobosan JWST: Lubang Hitam Kembar Aktif Terdekat yang Pernah Dikonfirmasi di Alam Semesta Muda

Tim yang dipimpin oleh Hyewon Suh dari NSF NOIRLab menggunakan instrumen NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) milik JWST . NIRSpec mampu menembus tabir debu dan mengungkap dua sumber cahaya kompak yang terpisah 4.900 tahun cahaya. Lebih penting lagi, spektrum dari masing-masing sumber menunjukkan tanda-tanda gas yang berputar dengan kecepatan sangat tinggi — ciri khas lubang hitam supermasif yang sedang aktif 'makan' atau mengakresi materi (dikenal sebagai inti galaksi aktif atau AGN) .

Rekan penulis studi, Roberto Decarli, menegaskan: "Langkah penemuan ini hanya bisa terjadi berkat kemampuan pencitraan dan spektroskopi yang sangat baik dari JWST, terutama instrumen NIRSpec-nya. Pengamatan serupa dari darat akan sangat sulit karena buruknya transparansi atmosfer pada panjang gelombang ini."

Untuk memastikan konteksnya, data dari Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mengungkapkan adanya kolam gas dingin yang sangat besar di sekitar masing-masing lubang hitam . Decarli menambahkan bahwa hal ini "menunjukkan bahwa kedua AGN berada di pusat dua galaksi yang berada di ambang penggabungan." Keberadaan lingkungan galaksi yang kaya gas ini mengesampingkan skenario pembentukan alternatif yang eksotis dan menegaskan bahwa ini adalah penggabungan galaksi yang kaya gas secara alami .

Studi ini telah dipublikasikan di jurnal Nature Astronomy (draft awal dapat diakses di arXiv:2607.19491) .

Penemuan Tambahan: Trio Lubang Hitam dalam Satu Galaksi

Dalam studi lain yang dirilis bersamaan, tim yang dipimpin oleh Hannah Übler dari Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics menemukan tiga lubang hitam supermasif aktif dalam satu galaksi yang disebut J0148-4214 .

Galaksi ini berjarak lebih dari 12,5 miliar tahun cahaya dari Bumi, yang berarti kita melihatnya saat alam semesta baru berusia sekitar 1,2 miliar tahun . Konfigurasi trio ini unik:

• Dua lubang hitam berada sangat dekat di pusat galaksi, hanya terpisah 620 tahun cahaya (dalam proyeksi), menandakan mereka akan segera bergabung .
• Lubang hitam ketiga berada lebih jauh di wilayah luar galaksi, sekitar 5.500 tahun cahaya dari pusat .

Ketiganya terdeteksi menggunakan mode Integral Field Unit (IFU) dari NIRSpec milik JWST, yang memungkinkan spektroskopi dengan resolusi spasial tinggi. Masing-masing lubang hitam diidentifikasi melalui emisi H-alpha yang lebar (FWHM 430–2.920 km/s) tanpa garis terlarang, yang merupakan ciri khas gas yang mengorbit lubang hitam masif .

Ini adalah pertama kalinya tiga lubang hitam supermasif aktif ditemukan dalam satu galaksi di alam semesta yang jauh . Übler berkomentar: "Ini menunjukkan bahwa proses-proses di alam semesta awal sangat efisien dalam mempertemukan lubang hitam masif, mempersiapkan panggung bagi penggabungan lubang hitam masif yang kita perkirakan akan terdeteksi oleh observatorium gelombang gravitasi di masa depan." Massa lubang hitam ini diperkirakan berkisar dari beberapa juta hingga sekitar 80 juta massa matahari . Studi ini dipublikasikan di jurnal Astronomy & Astrophysics sebagai bagian dari proyek BlackTHUNDER .

Kedua penemuan ini bersama-sama melukiskan gambaran alam semesta muda di mana lubang hitam supermasif tumbuh dengan cepat melalui penggabungan dan interaksi yang kaya gas, dengan JWST kini mampu mengungkap pasangan dan trio yang sepenuhnya tidak terlihat oleh teleskop-teleskop sebelumnya.