Teleskop James Webb Temukan 'Bintang Lubang Hitam' Pertama, Mungkinkah Ini Kunci Misteri Alam Semesta?

Yang terpenting, energi objek ini tidak berasal dari fusi nuklir, proses yang menggerakkan bintang-bintang biasa. Sebaliknya, lubang hitam di pusatnya secara aktif mengakresi, atau 'melahap', materi. Saat gas jatuh ke dalam lubang hitam, ia memanas, dan panas yang sangat besar itu memancar keluar melalui kokon hidrogen, menyebabkan seluruh struktur bersinar . Hasilnya adalah sebuah objek yang menghasilkan energi sekitar 100 miliar kali lebih besar dari bintang biasa—jauh melampaui batas yang dimungkinkan fusi nuklir .

Karakteristik Utama MoM-BH*-1

Para astronom telah mengukur secara tepat beberapa ciri khas objek baru ini:

• Ukuran: Selubung gas hidrogennya membentang kira-kira selebar diameter Tata Surya kita .
• Massa: Lubang hitam pusatnya memiliki berat sekitar 100.000 massa Matahari, dan total massa objek mencapai sekitar 10⁶·³ massa Matahari .
• Kecerahan: Ia melepaskan energi sekitar 100 miliar kali lebih banyak daripada bintang normal .
• Komposisi: Gas di sekitarnya hampir seluruhnya hidrogen dan helium, tanpa 'logam' yang terdeteksi (elemen yang lebih berat dari hidrogen dan helium) . Spektrumnya menunjukkan 'Balmer break' yang sangat dalam, sebuah tanda tangan yang tidak konsisten dengan atmosfer bintang biasa .
• Sumber Energi: Kekuatan cahayanya yang luar biasa berasal dari lubang hitam pusat yang secara aktif mengakresi materi, bukan dari fusi nuklir .
• Jarak dan Usia: MoM-BH*-1 terlihat seperti yang ada hanya 660 juta tahun setelah Big Bang, pada pergeseran merah (redshift) sekitar 7,76. Ini menempatkannya sekitar 13,1 miliar tahun cahaya dari Bumi .

Objek ini ditemukan sebagai bagian dari survei 'Mirage or Miracle' (MoM) milik JWST, yang awalnya dirancang untuk berburu galaksi-galaksi paling awal di alam semesta . Tim yang dipimpin oleh astronom MIT, Rohan Naidu, secara tidak sengaja menemukan objek ini saat memindai gambar-gambar alam semesta dalam milik JWST .

Memecahkan Misteri 'Titik-Titik Merah Kecil'

Sejak JWST memulai operasi ilmiahnya, ia berulang kali menemukan objek-objek aneh, redup, padat, dan sangat merah yang tersebar di seluruh gambar alam semesta awal. Para astronom menyebutnya 'little red dots' (titik-titik merah kecil), dan sifat asli mereka telah menjadi subjek perdebatan sengit .

Penemuan MoM-BH*-1 memberikan petunjuk baru yang kuat. Objek ini adalah apa yang disebut peneliti sebagai 'bintang lubang hitam telanjang' (naked black hole star). Cahayanya hampir seluruhnya berasal dari selubung gas yang ditenagai oleh lubang hitam, tanpa kontaminasi berarti dari galaksi induk di sekitarnya .

Yang terpenting, MoM-BH*-1 terletak dekat dengan galaksi pendamping. Simulasi komputer menunjukkan bahwa setelah bintang lubang hitam bergabung dengan galaksi itu—peristiwa yang diperkirakan akan terjadi sekitar 100 juta tahun setelah zaman yang diamati—spektrumnya akan sangat cocok dengan spektrum 'little red dots' yang terlihat tertanam di dalam galaksi lain .

Ini sangat menyarankan bahwa banyak dari 'little red dots' adalah bintang lubang hitam yang sedang dalam proses bergabung dengan galaksi induknya . Mereka pada dasarnya adalah mesin pusat dari 'bayi quasar', yang tersembunyi di dalam perut galaksi induk saat mereka mengalami penggabungan kosmik.

Model ini juga dengan rapi menjelaskan mengapa 'little red dots' tampak begitu padat dan merah. Kokon hidrogen padat yang mengelilingi lubang hitam secara efektif memblokir cahaya panjang gelombang pendek (biru) sambil membiarkan cahaya panjang gelombang lebih panjang (merah) melewatinya, menghasilkan warna merah yang khas tanpa memerlukan debu antarbintang dalam jumlah besar, yang merupakan hipotesis utama lainnya .

Apa Artinya Ini untuk Memahami Alam Semesta Awal

Penemuan MoM-BH*-1 tidak hanya memecahkan satu misteri. Ia memberikan mekanisme yang masuk akal untuk bagaimana lubang hitam supermasif bisa tumbuh mencapai ukuran raksasa dalam waktu yang relatif singkat yang tersedia di alam semesta awal . Dengan mengakresi materi pada tingkat yang sangat cepat di dalam kokon gasnya yang padat, sebuah bintang lubang hitam mewakili fase pertumbuhan cepat bagi lubang hitam, sebuah langkah di jalan menuju raksasa bermiliar massa Matahari yang terlihat pada zaman kosmik yang bahkan lebih awal.

Objek yang dideskripsikan dalam sebuah studi yang ditulis bersama oleh para peneliti dari Institute of Science and Technology Austria (ISTA) dan kolaborator internasional lainnya, kini menjadi subjek studi lanjutan yang intens . Untuk saat ini, MoM-BH*-1 berdiri sebagai temuan 'satu-dalam-satu-miliar' —sekilas langka dari tahap evolusi kosmik yang sebelumnya tidak terlihat, dan tautan langsung antara hibrida teoretis bintang-lubang hitam dan titik-titik merah persisten yang telah menghiasi gambar-gambar JWST yang paling terkenal.