Tiga Studi Baru Bantu Jelaskan “Titik Merah Kecil” JWST dan Lubang Hitam Raksasa di Alam Semesta Awal

Tidak ada satu jawaban tunggal untuk teka-teki “titik merah kecil” (little red dots atau LRD) yang terlihat oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST). Namun, tiga hasil terbaru mendukung gambaran bertingkat: sebagian lubang hitam di alam semesta awal mungkin lahir dari benih yang jauh lebih berat daripada sisa bintang biasa, kemudian membesar sangat cepat dengan menyerap gas, dan dalam sebagian sistem turut bertumbuh melalui penggabungan.

Gagasan ini membantu menjelaskan mengapa JWST menemukan banyak sumber merah yang kompak pada masa sangat awal kosmos, ketika lubang hitam masif tampaknya sudah ada lebih cepat daripada yang diperkirakan dalam skenario pertumbuhan konvensional. Meski begitu, bukti yang ada belum menunjukkan bahwa semua titik merah kecil memiliki asal-usul yang sama.

Benih “tidak sepenuhnya primordial”

Salah satu proposal teoretis menawarkan jalur pembentukan yang berada di antara dua skenario ekstrem. Fluktuasi kepadatan materi gelap yang relatif ringan dapat mengumpulkan gas pada masa sangat dini. Saat itu, radiasi latar gelombang mikro kosmik (cosmic microwave background atau CMB) masih cukup panas untuk menghambat gas mendingin, terpecah-pecah, lalu membentuk bintang biasa.

Alih-alih membentuk populasi bintang terlebih dahulu, gas tersebut berpotensi runtuh langsung menjadi lubang hitam. Mekanisme ini disebut “tidak sepenuhnya primordial” karena terjadi setelah periode pembentukan lubang hitam primordial hipotetis pada alam semesta yang amat muda, tetapi sebelum jalur umum berupa lubang hitam sisa kematian bintang. 8

Keunggulan utamanya: lubang hitam memulai pertumbuhan dari massa awal yang lebih besar. Dengan demikian, waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ukuran raksasa—seperti yang terkait dengan kuasar awal—menjadi tidak terlalu sulit dijelaskan. Namun ini tetap sebuah mekanisme yang diusulkan secara teoretis, bukan pengamatan langsung atas benih semacam itu. 8

Pasangan titik merah kecil dan kemungkinan penggabungan

Analisis COSMOS-Web menemukan empat kandidat pasangan LRD dengan jarak sudut terproyeksi sekitar 0,2–1,2 detik busur. Temuan itu mengindikasikan adanya kelebihan pengelompokan pada skala kecil. 14

Jika pengamatan spektroskopi kelak memastikan bahwa dua anggota tiap pasangan benar-benar berada pada pergeseran merah yang sama dan sama-sama menampung lubang hitam yang aktif mengakresi materi, interaksi galaksi dapat menjadi bagian penting dari ceritanya. Pertemuan galaksi dapat mengarahkan gas ke pusat galaksi, menyalakan akresi pada inti, dan pada akhirnya membawa lubang hitam mereka menuju penggabungan.

Tetapi istilah “kandidat pasangan” perlu ditekankan. Kedekatan pada citra langit belum otomatis berarti keduanya berasosiasi secara fisik; asosiasi fisik pun belum membuktikan bahwa lubang hitamnya akan bergabung. Semua tahapan itu masih perlu dikonfirmasi. 14

MoM-BH*-1: sumber menyerupai bintang yang ditenagai lubang hitam

Interpretasi terhadap MoM-BH*-1, yang dijuluki sebagai kandidat black hole star atau “bintang lubang hitam”, memperlihatkan bagaimana lubang hitam awal yang menyerap gas secara cepat dapat menyamar sebagai sumber merah, kompak, dan tampak mirip bintang.

Spektrumnya paling sesuai dimodelkan sebagai selubung gas padat yang energinya berasal dari lubang hitam pusat yang sedang mengakresi materi, bukan dari fusi nuklir biasa sebagaimana pada bintang. 1 Dalam model yang dilaporkan, lubang hitam di pusatnya bermassa sekitar 100.000 kali massa Matahari dan terselubung kepompong hidrogen padat berskala kira-kira sebesar Tata Surya. 1

Artinya, objek ini sudah melibatkan “benih berat”, bukan lubang hitam yang lahir dari keruntuhan satu bintang normal.

Tiga pendorong pertumbuhan cepat

Secara keseluruhan, ketiga studi itu mendukung kemungkinan bahwa lubang hitam supermasif pada masa awal alam semesta dibangun melalui gabungan tiga pendorong:

1. Benih awal yang berat;
2. Akresi gas yang cepat dan mungkin tertutup rapat oleh gas serta debu;
3. Pertumbuhan melalui penggabungan, terutama ketika galaksi saling berinteraksi.

Penjelasan ini tidak memerlukan populasi besar lubang hitam yang tercipta pada saat paling awal setelah Dentuman Besar. Namun, tetap dibutuhkan kondisi langka di alam semesta muda: lingkungan yang dapat menahan pembentukan bintang normal sekaligus memusatkan gas dengan sangat efisien.

Kesimpulannya masih bersifat awal. Jalur “tidak sepenuhnya primordial” masih teoretis, pasangan LRD masih menunggu konfirmasi, dan MoM-BH*-1 mungkin hanya mewakili satu kelas objek di dalam populasi titik merah kecil—bukan penjelasan untuk semuanya. 8141