Kita perlu berbicara tentang zaman kegelapan. Tidakitu zaman kegelapan setelah jatuhnya Kekaisaran Romawi Barat. Dan kita perlu berbicara tentang fajar kosmik: kelahiran bintang-bintang pertama itu, zaman penuh gejolak yang sepenuhnya membentuk kembali wajah kosmos menjadi bentuk modernnya.
Bintang-bintang pertama itu mungkin sama sekali tidak seperti apa pun yang kita lihat di alam semesta saat ini. Dan kita dapat, jika kita beruntung, berada di puncak melihat mereka untuk pertama kalinya.
Pertama, kita perlu membuat sedikit misteri.
Kita semua tahu sekarang bagaimana lubang hitam terbentuk. Sebuah bintang raksasa, di suatu tempat di utara delapan kali massa matahari kita, menjalani kehidupannya yang singkat namun dapat diprediksi, menyatukan hidrogen menjadi helium. Kemudian ia kehabisan hidrogen dan mulai melebur helium. Kemudian kehabisan helium dan mulai membakar barang-barang yang lebih berat, membuat jalan ke atas tabel periodik sampai menyentuh besi. Sekering besi menyedot energi alih-alih melepaskan energi, sehingga tidak ada yang dapat menghentikan keruntuhan gravitasi bintang yang mengerikan. Semuanya diperas menjadi volume kecil, dan sekarang Anda memiliki lubang hitam.
Seiring waktu lubang hitam itu dapat bertemu dan mengkonsumsi lubang hitam lainnya, atau hanya menyusu pada materi antarbintang di sekitarnya, meningkatkan kekenyalannya setiap saat. Diberi cukup waktu dan makanan yang cukup, black hole bisa membengkak menjadi raksasa - raksasa supermasif. Makhluk-makhluk ini bersembunyi di hati galaksi, dan dengan mudah menyisihkan sisik jutaan kali lipat massa matahari kita.
Materi baru terus berjatuhan - hanya karena lubang hitam itu raksasa tidak berarti kelaparannya terpuaskan - dan ketika gas jatuh ke dalam rahang lubang hitam yang menganga, ia mengompres dan memanas, bersinar lebih terang dari pada harga galaksi. bintang. Objek ini memiliki beberapa nama - quasar, blazar, inti galaksi aktif - tetapi semuanya memiliki arti yang sama: sebuah lubang hitam raksasa adalahmakanan.
Itu semua baik dan bagus dan sedikit menakutkan, tapi ini masalah. Kita melihat quasar di alam semesta yang sangat jauh, yang berarti kita melihat quasar di alam semestamuda alam semesta, ketika itu bahkan belum berusia satu miliar tahun (ya, itu muda untuk alam semesta). Dan proses yang baru saja saya jelaskan di atas (membentuk bintang-bintang besar, membiarkan mereka hidup dan mati, menciptakan lubang hitam, membiarkannya memakan proporsi yang besar) membutuhkan waktu lebih lama dari satu miliar tahun.
Bagaimana alam semesta kita menghasilkan lubang hitam monster dengan begitu cepat?
Jika rute biasa-> black hole-> quasar sepertinya tidak berfungsi di alam semesta awal, sudah waktunya untuk mempertimbangkan alternatif. Pintasan. Rute yang lebih cepat untuk menciptakan lubang hitam besar yang dituntut oleh pengamatan kami. Dan cara tercepat untuk membuat lubang hitam supermasif adalah memulai dengan bintang supermasif.
Seberapa supermasif? Bagaimana dengan 100.000 massa matahari, apakah itu cukup besar untuk Anda?
Bintang seperti itu tidak ada di jagat raya saat ini. Jika Anda mencoba menjejalkan semua itubarang menjadi volume yang cukup kompak untuk mengubahnya menjadi bintang, interaksi dan ketidakstabilan akan memecahnya seperti banyak adonan kue yang hancur di tangan Anda, membentuk banyak bintang normal, bukannya satu monster. Inilah sebabnya kami pikir bintang di atas 100 massa matahari, meskipun mungkin, sangat langka saat ini.
Tetapi era Cosmic Dawn adalah waktu yang berbeda. Untuk satu, tidak ada unsur berat yang ada - forge nuklir belum beroperasi cukup lama untuk mencemari perairan antarbintang. Radiasi dari elemen-elemen tambahan adalah cara yang bagus untuk mendinginkan awan gas dan memicu fragmentasi menjadi potongan-potongan kecil. Kedua, kosmos muda dibanjiri dengan radiasi ultraviolet berenergi tinggi dari kelahiran tiba-tiba bintang-bintang kecil lainnya. Radiasi ini memecah molekul hidrogen, jalur kunci lain untuk mendinginkan dan memecah-mecah awan gas raksasa.
Jadi, walaupun jarang, kondisi mungkin tepat di akhir zaman kegelapan kosmik untuk membentuk bintang raksasa dan bahkan supergi: cukup banyak materi yang dapat mengalir ke volume yang cukup kecil tanpa terbelah, sehingga melahirkan bintang besar.
Bintang-bintang raksasa ini akan menjalani kehidupan yang pendek dan runtuh secara langsung untuk membentuk lubang hitam besar, jalan pintas yang biasa untuk membuat quasar.
Ini kedengarannya seperti ide yang hebat, tetapi dalam sains ide-ide hebat perlu menghadapi bukti sebelum kita bisa mulai memercayainya. Dalam hal ini, akan sangat berguna untuk memiliki foto salah satu bintang raksasa ini sebelum mereka berubah menjadi lubang hitam dan kemudian menjadi quasar.
Tapi itu sulit, karena usia ketika bintang-bintang ini hidup dan mati jauh dari kita. Dan bintang-bintang itu, walaupun masih raksasa menurut standar bintang, sangat kecil, membuat mereka lebih sulit dikenali pada jarak ekstrem ini.
Tapi untuk sekali ini kita mungkin beruntung. Simulasi terbaru dari bintang-bintang aneh ini mengungkapkan bahwa mereka sangat dingin, memiliki suhu permukaan antara 6.000-8.000 Kelvin, memberikan permukaannya cahaya merah yang intens. Dan karena curah mereka yang luar biasa, mereka sangat terang, penuh dengan cahaya pada intensitas sepuluh miliar matahari. Kombinasi kecerahan tipis dan kemerahan dalam ini berarti bahwa mereka berpotensi terlihat dalam panjang gelombang inframerah untuk beberapa misi mendatang.
Misi seperti James Webb Space Telescope, sebuah instrumen yang dirancang khusus untuk berburu bintang-bintang pertama. Jika bintang-bintang supergi ada di era yang telah lama hilang, dan jika beberapa dari mereka cukup beruntung untuk bertahan hidup di era di mana saudara-saudara mereka sudah mulai berubah menjadi lubang hitam monster, menempatkan mereka hanya sedikit lebih dekat dalam pandangan, ada kemungkinan kita bisa langsung ambil fotonya.
Betapa indahnya pemandangan itu.
Baca lebih lanjut: "Tentang Pendeteksian Bintang Primordial Supermasif"
