Itu adalah salah satu teka-teki kosmologi dan evolusi bintang: bagaimana lubang hitam supermasif menjadi begitu ... yah, supermasif ...di awal Semesta, ketika waktu yang tampaknya belum cukup berlalu bagi mereka untuk mengakumulasi massa mereka melalui proses pertambahan yang mantap sendirian? Diperlukan waktu beberapa saat untuk menghabiskan satu miliar massa materi matahari, bahkan dengan nafsu makan yang sehat dan banyak dalam jangkauan gravitasi. Namun ada di sana: lubang hitam monster adalah umum di dalam beberapa galaksi yang paling jauh, memamerkan pertumbuhan dewasa sebelum waktunya bahkan ketika Semesta baru saja merayakan ulang tahunnya yang ke satu miliar.
Sekarang, temuan baru-baru ini oleh para peneliti di Caltech menunjukkan bahwa SMB kuno ini dibentuk oleh kematian beberapa jenis bintang raksasa purba, dinosaurus bintang eksotis yang tumbuh besar dan mati muda. Selama kejatuhan mereka yang kejam bukan hanya satu tapi dua lubang hitam terbentuk, masing-masing mengumpulkan massanya sendiri sebelum akhirnya bergabung bersama menjadi monster supermasif tunggal.
Tonton simulasi dan cari tahu lebih lanjut tentang bagaimana ini terjadi di bawah:
Dari artikel berita Caltech oleh Jessica Stoller-Conrad:
Untuk menyelidiki asal-usul lubang hitam supermasif muda, Christian Reisswig, Postdoctoral Fellow NASA Einstein di Astrofisika di Caltech dan Christian Ott, asisten profesor astrofisika teoritis, beralih ke model yang melibatkan bintang-bintang supermasif. Bintang-bintang raksasa dan agak eksotis ini dihipotesiskan hanya ada sebentar di awal Semesta.
Baca selengkapnya: Bagaimana Black Holes Mendapatkan Super Besar-Besaran?
Tidak seperti bintang biasa, bintang supermasif distabilkan melawan gravitasi sebagian besar oleh radiasi foton mereka sendiri. Dalam bintang yang sangat masif, radiasi foton — fluks luar foton yang dihasilkan karena suhu interior bintang yang sangat tinggi — mendorong gas dari bintang ke luar berlawanan dengan gaya gravitasi yang menarik gas kembali.
Selama hidupnya, bintang supermasif perlahan-lahan mendingin karena kehilangan energi melalui emisi radiasi foton. Saat bintang mendingin, ia menjadi lebih kompak, dan kepadatan pusatnya perlahan meningkat. Proses ini berlangsung selama beberapa juta tahun sampai bintang telah mencapai kekompakan yang cukup untuk ketidakstabilan gravitasi untuk mengatur dan bagi bintang untuk mulai runtuh secara gravitasi.
Studi sebelumnya meramalkan bahwa ketika bintang supermasif runtuh, mereka mempertahankan bentuk bola yang mungkin menjadi rata karena rotasi yang cepat. Bentuk ini disebut konfigurasi axisymmetric. Menggabungkan fakta bahwa bintang yang berputar sangat cepat rentan terhadap gangguan kecil, Reisswig dan rekan-rekannya meramalkan bahwa gangguan ini dapat menyebabkan bintang-bintang menyimpang ke dalam.nonBentuk -aksisimetri selama keruntuhan. Gangguan pada awalnya yang sangat kecil akan tumbuh dengan cepat, pada akhirnya menyebabkan gas di dalam bintang yang runtuh menggumpal dan membentuk fragmen berkepadatan tinggi.
"Pertumbuhan lubang hitam ke skala supermasif di alam semesta muda tampaknya hanya mungkin jika 'benih' massa benda yang runtuh sudah cukup besar."
- Christian Reisswig, Anggota Pascasarjana Doktor NASA Einstein di Caltech
Fragmen-fragmen ini akan mengorbit pusat bintang dan menjadi semakin padat ketika mereka mengambil materi selama keruntuhan; mereka juga akan meningkat suhunya. Dan kemudian, kata Reisswig, "efek yang menarik muncul." Pada suhu yang cukup tinggi, akan ada cukup energi yang tersedia untuk mencocokkan elektron dan antipartikelnya, atau positron, ke dalam apa yang dikenal sebagai pasangan elektron-positron. Penciptaan pasangan elektron-positron akan menyebabkan hilangnya tekanan, lebih lanjut mempercepat keruntuhan; sebagai hasilnya, dua fragmen yang mengorbit pada akhirnya akan menjadi sangat padat sehingga lubang hitam bisa terbentuk di setiap rumpun. Sepasang lubang hitam mungkin kemudian berputar satu sama lain sebelum bergabung menjadi satu lubang hitam besar.
"Ini adalah temuan baru," kata Reisswig. "Tidak ada yang pernah meramalkan bahwa satu bintang yang runtuh bisa menghasilkan sepasang lubang hitam yang kemudian bergabung."
Temuan ini dipublikasikan di Surat Tinjauan Fisik minggu 11 Oktober. Sumber: Artikel berita Caltech oleh Jessica Stoller-Conrad.
