Lubang hitam satu miliar kali massa Matahari atau lebih terletak di jantung banyak galaksi, mendorong evolusi mereka. Meskipun umum hari ini, bukti lubang hitam supermasif yang ada sejak masa bayi Semesta, sekitar satu miliar tahun setelah Big Bang, telah membingungkan para astronom selama bertahun-tahun.
Bagaimana mungkin raksasa ini tumbuh begitu masif dalam waktu yang relatif singkat untuk terbentuk? Sebuah studi baru yang dipimpin oleh Tal Alexander dari Weizmann Institute of Science dan Priyamvada Natarajn dari Yale University, dapat memberikan solusi.
Lubang hitam sering disalahartikan sebagai makhluk mengerikan yang menyedot debu dan gas dengan kecepatan tinggi. Tapi ini tidak mungkin jauh dari kebenaran (pada kenyataannya kata-kata "menghisap" dan "lubang hitam" dalam kalimat yang sama membuat saya merasa ngeri). Meskipun mereka biasanya mengakumulasi cakram akresi cerah - cakram gas dan debu yang berputar-putar yang membuatnya terlihat di seluruh Semesta yang dapat diamati - cakram ini sebenarnya membatasi kecepatan pertumbuhan.
Pertama, ketika materi dalam disk akresi semakin dekat ke lubang hitam, kemacetan lalu lintas terjadi yang memperlambat materi yang rusak lainnya. Kedua, ketika materi bertabrakan dalam kemacetan lalu lintas ini, ia memanas, menghasilkan radiasi energi yang benar-benar mendorong gas dan debu menjauh dari lubang hitam.
Bintang atau aliran gas sebenarnya bisa berada di orbit yang stabil di sekitar lubang hitam, seperti halnya planet yang mengorbit di sekitar bintang. Jadi cukup sulit bagi para astronom untuk memikirkan cara-cara yang akan membuat black hole tumbuh hingga proporsi supermasif.
Untungnya, Alexander dan Natarajan mungkin telah menemukan cara untuk melakukan ini: dengan menempatkan lubang hitam di dalam sekelompok ribuan bintang, mereka dapat beroperasi tanpa batasan disk akresi.
Lubang hitam umumnya dianggap terbentuk ketika bintang-bintang masif, dengan berat puluhan massa matahari, meledak setelah bahan bakar nuklirnya habis. Tanpa tungku nuklir pada intinya mendorong gravitasi, bintang itu runtuh. Sementara lapisan dalam jatuh ke dalam untuk membentuk lubang hitam hanya sekitar 10 massa matahari, lapisan luar jatuh lebih cepat, mengenai lapisan dalam, dan rebound dalam ledakan supernova besar. Setidaknya itu versi sederhana.
Tim mulai dengan model lubang hitam, dibuat dari ledakan bintang ini, tertanam dalam sekelompok ribuan bintang. Aliran gas padat, dingin, dan padat terus menerus jatuh ke lubang hitam. Tapi inilah triknya: tarikan gravitasi dari banyak bintang di dekatnya menyebabkannya zigzag secara acak, mencegahnya membentuk cakram akresi.
Tanpa disk akresi, bukan saja materi lebih mampu jatuh ke dalam lubang hitam dari semua sisi, tetapi itu tidak melambat di disk akresi itu sendiri.
Semua dalam semua, model menunjukkan bahwa lubang hitam 10 kali massa Matahari dapat tumbuh lebih dari 10 miliar kali massa Matahari satu miliar tahun setelah Big Bang.
Makalah ini diterbitkan 7 Agustus di Science dan tersedia online.
