Lubang hitam supermasif langka yang ditemukan bersembunyi di awal alam semesta bisa jadi mengindikasikan kalau ada ribuan monster rakus yang mengintai alam semesta di masa awal, lebih banyak dari yang diperkirakan para ilmuwan, dan para astronom belum tahu alasannya;
Lubang hitam purba ini bermassa sekitar 1 milyar kali massa matahari dan ditemukan di pusat galaksi COS-87259. Galaksi purba ini terbentuk hanya 750 juta tahun setelah Big Bang dan ditemukan oleh Atacama Large Millimeter Array (ALMA), sebuah observatorium radio di Chili, pada sebuah petak kecil di langit yang ukurannya kurang dari 10 kali ukuran bulan purnama.
Tersembunyi di balik jubah debu bintang yang bergolak, lubang hitam yang bertumbuh dengan cepat itu terlihat sedang menghabiskan sebagian piringan akresi materi yang mengorbitnya dan memuntahkan sisa-sisa materi yang tersisa dalam sebuah semburan yang melesat dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Lubang hitam raksasa itu tampaknya berada pada tahap pertumbuhan menengah yang langka, di suatu tempat di antara galaksi pembentuk bintang yang berdebu dan lubang hitam yang sangat besar dan bercahaya terang yang disebut quasar;
Raksasa kosmik itu bisa jadi hanya satu dari ribuan lubang hitam besar yang tak bisa dijelaskan yang bersembunyi di bawah awan alam semesta awal, kata para peneliti. Mereka mempublikasikan penemuan mereka pada 24 Februari di jurnal Monthly Notices of The Royal Astronomical Society (terbuka di tab baru);
"Terus terang, menjelaskan keberadaan sekitar 15 quasar bercahaya yang sangat awal [dari periode waktu yang sama dengan COS-87259] merupakan tantangan besar bagi astronomi ekstragalaksi mengingat betapa singkatnya waktu yang tersedia untuk menumbuhkan lubang hitam yang begitu masif sejak Dentuman Besar," ujar penulis utama studi Ryan Endsley (terbuka di tab baru), seorang astronom di University of Texas, Austin, kepada Live Science. "Jika lubang hitam bermassa miliaran massa matahari pada masa awal lebih sering ditemukan daripada yang kita duga sebelumnya (seperti yang tersirat dari penemuan kami, kecuali jika Anda menganggap kami sangat beruntung), hal ini hanya akan memperparah masalah."
Sebuah misteri supermasif
Lubang hitam lahir dari keruntuhan bintang-bintang raksasa dan tumbuh dengan melahap gas, debu, bintang, dan materi lain di galaksi pembentuk bintang yang menampungnya. Jika lubang hitam tumbuh cukup besar, gesekan menyebabkan materi yang berputar di dalam perut lubang hitam memanas, dan mereka berubah menjadi quasar; melepaskan kepompong gas mereka dengan ledakan cahaya hingga trilyunan kali lebih terang daripada bintang-bintang yang paling terang.
Karena cahaya bergerak dengan kecepatan tetap melalui ruang hampa udara, semakin dalam para ilmuwan melihat alam semesta, semakin jauh cahaya yang mereka cegat dan semakin jauh ke masa lampau yang mereka lihat. Simulasi masa lalu tentang "fajar kosmik" — masa yang mencakup miliaran tahun pertama alam semesta — menunjukkan bahwa awan gas dingin yang mengepul mungkin telah menyatu menjadi bintang-bintang raksasa yang ditakdirkan untuk runtuh dengan cepat, menciptakan lubang hitam. Ketika alam semesta bertumbuh, lubang hitam pertama itu mungkin dengan cepat bergabung dengan yang lain untuk melahirkan lubang hitam supermasif yang lebih besar lagi di seluruh alam semesta.
Namun, bagaimana kondisi yang kacau ini menyebabkan terciptanya begitu banyak lubang hitam supermasif masih menjadi misteri; misteri yang diperdalam oleh kemungkinan bahwa monster-monster itu bisa saja berjumlah ribuan ketika alam semesta baru mencapai 5% dari usianya saat ini. Sebuah makalah (terbuka di tab baru) menyatakan bahwa quasar yang besar dan terang merupakan lubang hitam yang paling mudah dikenali, jadi kemungkinan besar mereka hanyalah "puncak gunung es" dari monster-monster yang bersembunyi di alam semesta yang masih muda.
Jawaban dari teka-teki ini bisa menjadi petunjuk adanya lubang dalam pemahaman kita tentang pembentukan galaksi di alam semesta dini. Pada tanggal 22 Februari, sekelompok astronom lain yang menganalisis data dari Teleskop Antariksa James Webb menemukan sekelompok enam galaksi raksasa yang berusia antara 500 hingga 700 juta tahun setelah Big Bang yang sangat masif dan bertentangan dengan 99% model kosmologi.
Penjelasan yang mungkin bisa diberikan adalah jumlah dan aktivitas hiruk-pikuk awan "starburst" yang padat, tempat lubang hitam yang paling awal muncul. Sebagai contoh, pada bulan April 2022, penemuan lubang hitam yang sedang bertransisi dan bertumbuh dengan cepat, yaitu GNz7q, di galaksi starburst yang usianya sama dengan COS-87259, menunjukkan kalau galaksi tersebut sedang memanggang bintang-bintang 1.600 kali lebih cepat daripada yang dilakukan Bima Sakti saat ini. COS-87259 memasak dengan laju yang sedikit lebih lambat, yaitu 1.000 kali Bimasakti saat ini, tapi lubang hitamnya 20 kali lebih masif dan lebih terang dari GNz7q.
"Penemuan COS-87259 dan GNz7q dalam setahun terakhir ini sangat mengejutkan dan benar-benar mendorong kita untuk bertanya bagaimana kita bisa memahami hal ini dari sudut pandang pemahaman pertumbuhan lubang hitam supermasif di masa-masa awal," kata Endsley.
