Sebuah lubang hitam baru mungkin tidak dengan rakus melahap gas di dekatnya - karena mungkin menendang sebagian besar gas di lingkungannya, sebuah studi baru menunjukkan.
Marcelo Alvarez, dari Universitas Stanford, dan rekan-rekannya melakukan simulasi superkomputer baru yang dirancang untuk melacak nasib lubang hitam pertama alam semesta. Mereka menemukan bahwa, berlawanan dengan harapan, lubang hitam muda tidak dapat secara efisien mengisi diri mereka dengan gas di dekatnya.
"Bintang-bintang pertama jauh lebih masif daripada kebanyakan bintang yang kita lihat hari ini, lebih dari 100 kali massa matahari kita," kata John Wise, rekan pasca doktoral di Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, dan salah satu penulis penelitian. "Untuk pertama kalinya, kami dapat mensimulasikan secara terperinci apa yang terjadi pada gas di sekitar bintang-bintang itu sebelum dan sesudah mereka membentuk lubang hitam."
Radiasi yang intens dan arus keluar yang kuat dari bintang-bintang besar ini menyebabkan gas di dekatnya menghilang. "Bintang-bintang ini pada dasarnya membersihkan sebagian besar gas di sekitarnya," kata Wise. Sebagian kecil dari bintang-bintang pertama ini tidak mengakhiri hidup mereka dalam ledakan grand supernova. Sebagai gantinya, mereka runtuh langsung ke lubang hitam.
Namun lubang hitam terlahir dalam rongga yang kehabisan gas dan, dengan sedikit gas untuk dimakan, lubang-lubang itu tumbuh sangat lambat. "Selama 200 juta tahun simulasi kami, 100 lubang hitam bermassa matahari tumbuh kurang dari satu persen dari massanya," kata Alvarez.
Dimulai dengan data yang diambil dari pengamatan radiasi latar belakang kosmik - kilatan cahaya yang terjadi 380.000 tahun setelah big bang yang menyajikan tampilan paling awal dari struktur kosmik - para peneliti menerapkan hukum dasar yang mengatur interaksi materi dan memungkinkan model mereka untuk alam semesta awal berevolusi. Simulasi kompleks termasuk hidrodinamika, reaksi kimia, penyerapan dan emisi radiasi, dan pembentukan bintang.
Dalam simulasi, gas kosmik perlahan-lahan bergabung di bawah gaya gravitasi dan akhirnya membentuk bintang-bintang pertama. Bintang-bintang besar dan panas ini menyala terang untuk waktu yang singkat, memancarkan begitu banyak energi dalam bentuk cahaya bintang sehingga mereka mendorong awan gas di dekatnya.
Bintang-bintang ini tidak dapat mempertahankan keberadaan berapi-api seperti itu untuk waktu yang lama, dan mereka segera kehabisan bahan bakar internal mereka. Salah satu bintang dalam simulasi runtuh karena beratnya sendiri untuk membentuk lubang hitam. Dengan hanya gumpalan gas di dekatnya, lubang hitam itu pada dasarnya "kelaparan" dari materi yang akan tumbuh.
Namun, meskipun diet ketat, lubang hitam memiliki efek dramatis pada lingkungannya. Ini diungkapkan melalui aspek kunci dari simulasi yang disebut umpan balik radiatif, yang menyumbang cara sinar-X yang dipancarkan oleh lubang hitam mempengaruhi gas jauh.
Bahkan saat diet, lubang hitam menghasilkan sinar-X yang berlebihan. Radiasi ini tidak hanya membuat gas di dekatnya tidak jatuh, tetapi juga memanaskan gas seratus tahun cahaya hingga beberapa ribu derajat. Gas panas tidak dapat berkumpul untuk membentuk bintang-bintang baru. "Meskipun lubang hitam tidak tumbuh secara signifikan, radiasi mereka cukup kuat untuk mematikan pembentukan bintang di dekatnya selama puluhan dan bahkan mungkin ratusan juta tahun," kata Alvarez.
Sumber: NASA. Studi ini muncul diThe Astrophysical Journal Letters.
