Lubang Hitam Super-Massive (SMBH) sulit untuk dijelaskan. Singularitas raksasa ini dianggap sebagai pusat dari setiap galaksi besar (Bima Sakti kita memilikinya) tetapi kehadiran mereka di sana kadang-kadang menentang penjelasan yang mudah. Sejauh yang kita tahu, lubang hitam terbentuk ketika bintang-bintang raksasa runtuh. Tetapi penjelasan itu tidak sesuai dengan semua bukti.
Teori kejatuhan bintang itu berhasil menjelaskan sebagian besar lubang hitam. Dalam teori itu, sebuah bintang setidaknya lima kali lebih besar dari Matahari kita mulai kehabisan bahan bakar di dekat akhir masa hidupnya. Karena tekanan luar dari fusi nuklir bintang adalah apa yang mendukungnya melawan gravitasi ke dalam dari massanya sendiri, sesuatu harus diberikan ketika bahan bakar habis.
Bintang mengalami ledakan hypernova, lalu runtuh dengan sendirinya. Yang tersisa adalah lubang hitam. Para ahli astrofisika berpikir bahwa SMBH memulai dengan cara ini, dan tumbuh menjadi ukuran yang sangat besar dengan dasarnya 'memberi makan' pada masalah lain. Mereka membengkak dalam ukuran, dan duduk di tengah gravitasi mereka seperti seekor laba-laba yang menggemukkan di tengah jaringnya.
Masalah dengan penjelasan itu adalah bahwa hal itu membutuhkan waktu lama untuk terjadi.
Di luar sana di Semesta, para ilmuwan telah mengamati SMBH yang kuno. Pada bulan Maret tahun ini, sekelompok astronom mengumumkan penemuan 83 SMBH yang sangat kuno sehingga mereka menentang pemahaman kita. Pada 2017 para astronom menemukan 800 juta lubang hitam massa matahari yang sepenuhnya terbentuk hanya 690 juta tahun setelah Big Bang. Mereka muncul pada masa-masa awal Semesta, sebelum ada waktu untuk tumbuh menjadi bentuk super-masif mereka.
Banyak dari SMBH ini milyaran kali lebih masif daripada Matahari. Mereka berada di shift merah yang begitu tinggi, bahwa mereka pasti telah terbentuk dalam 800 juta tahun pertama setelah Big Bang. Tapi itu tidak cukup waktu bagi model bintang-kolaps untuk menjelaskannya. Pertanyaan yang dihadapi ahli astrofisika adalah, bagaimana lubang hitam itu menjadi begitu besar dalam waktu yang sangat singkat?
Sepasang peneliti di Western University di Ontario, Kanada, berpikir mereka telah menemukan jawabannya. Mereka memiliki teori baru yang disebut 'kehancuran langsung' yang menjelaskan SMBH yang sangat kuno ini.
Makalah mereka berjudul "Fungsi Massa Lubang Hitam Supermasif dalam Skenario Direct-collapse" dan diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters. Penulisnya adalah Shantanu Basu dan Arpan Das. Basu adalah pakar yang diakui dalam tahap awal pembentukan bintang dan evolusi disk protoplanet. Dia juga seorang profesor astronomi di Universitas Barat. Das juga dari Departemen Fisika dan Astronomi Barat.
Teori kehancuran langsung mereka mengatakan bahwa lubang hitam kuno yang sangat besar terbentuk sangat cepat dalam periode waktu yang sangat singkat. Lalu tiba-tiba, mereka berhenti tumbuh. Mereka mengembangkan model matematika baru untuk menjelaskan lubang hitam kuno yang terbentuk dengan cepat ini. Mereka mengatakan Batas Eddington, yang merupakan keseimbangan antara gaya radiasi luar bintang dan gaya gravitasi dalam, berperan.
Dalam lubang hitam langsung-runtuh ini, Batas Eddington mengatur pertumbuhan massa, dan para peneliti mengatakan bahwa lubang hitam kuno ini bahkan dapat melebihi batas itu dengan jumlah kecil, dalam apa yang mereka sebut akresi super-Eddington. Kemudian, karena radiasi yang dihasilkan oleh bintang-bintang lain dan lubang hitam, produksi mereka terhenti.
"Lubang hitam supermasif hanya memiliki periode waktu singkat di mana mereka dapat tumbuh cepat dan kemudian di beberapa titik, karena semua radiasi di alam semesta yang diciptakan oleh lubang hitam dan bintang lainnya, produksi mereka terhenti," jelas Basu dalam siaran pers. "Itu skenario runtuhnya langsung."
"Ini adalah bukti pengamatan tidak langsung bahwa lubang hitam berasal dari runtuh langsung dan bukan dari sisa-sisa bintang," kata Basu.
Teori baru ini memberikan penjelasan yang efektif untuk apa yang telah menjadi masalah pelik dalam astronomi selama beberapa waktu. Basu percaya bahwa hasil baru ini dapat digunakan dengan pengamatan di masa depan untuk menyimpulkan sejarah pembentukan lubang hitam yang sangat masif yang ada pada masa-masa awal di alam semesta kita.
Sumber:
- Siaran Pers: Para peneliti menyoroti asal lubang hitam
- Makalah Penelitian: Fungsi Massal Lubang Hitam Supermasif dalam Skenario Direct-collapse
- Majalah Luar Angkasa: Terlalu Besar, Terlalu Cepat. Monster Black Hole Terlihat Sesaat Setelah Big Bang
- Universitas Princeton: Para astronom menemukan 83 lubang hitam supermasif di alam semesta awal
- Wikipedia: Eddington Luminosity (Limit)
