Sekitar 13 miliar tahun yang lalu, ketika alam semesta kita masih hanya sebuah startup yang suka berkelahi, kosmos mencapai garis kreatif dan menghasilkan lubang hitam supermasif ke kiri, kanan dan tengah.
Para astronom masih bisa mengintip relik-relik dari jagat raya awal ini ketika mereka melihat quasar, benda-benda luar biasa besar dan sangat terang yang diduga ditenagai oleh lubang hitam tua miliaran kali lebih masif dari matahari Bumi. Namun, keberadaan benda-benda kuno ini menimbulkan masalah. Banyak quasar tampaknya berasal dari 800 juta tahun pertama alam semesta, jauh sebelum bintang dapat tumbuh besar atau cukup tua untuk runtuh di bawah massa mereka sendiri, meledak dalam supernova dan membentuk lubang hitam.
Jadi, dari mana datangnya lubang tua dalam jalinan ruang-waktu ini? Menurut salah satu teori populer, mungkin yang diperlukan hanyalah banyak gas.
Dalam sebuah studi baru, yang diterbitkan 28 Juni di The Astrophysical Journal Letters, para peneliti menjalankan model komputer untuk menunjukkan bahwa lubang hitam supermasif tertentu di alam semesta yang sangat awal dapat terbentuk dengan hanya mengakumulasi sejumlah gas yang sangat besar menjadi satu awan yang terikat secara gravitasi. Para peneliti menemukan bahwa, dalam beberapa ratus juta tahun, awan semacam itu cukup besar dapat runtuh di bawah massanya sendiri dan menciptakan lubang hitam kecil - tidak diperlukan supernova.
Objek teoretis ini dikenal sebagai lubang hitam langsung runtuh (DCBH). Menurut ahli lubang hitam Shantanu Basu, penulis utama studi baru dan ahli astrofisika di Universitas Barat di London, Ontario, salah satu ciri utama DCBH adalah bahwa mereka harus terbentuk dengan sangat, sangat cepat dalam periode waktu yang sangat singkat di alam semesta awal.
"Lubang hitam terbentuk selama hanya sekitar 150 juta tahun dan tumbuh pesat selama ini," kata Basu kepada Live Science dalam email. "Yang terbentuk di awal periode waktu 150 juta tahun dapat meningkatkan massa mereka dengan faktor 10 ribu."
Bagaimana awan gas menjadi lubang hitam? Menurut sebuah studi tahun 2017, transformasi semacam itu membutuhkan dua galaksi dengan kepribadian yang sangat berbeda: satu di antaranya adalah pencapaian luar biasa kosmik yang membentuk banyak bintang bayi dan yang lainnya tumpukan rendah gas tanpa bintang.
Saat bintang-bintang baru terbentuk di galaksi yang sibuk, mereka mengeluarkan aliran radiasi panas yang konstan yang menghantui galaksi tetangga, mencegah gas di sana menyatu menjadi bintang-bintangnya sendiri. Dalam beberapa ratus juta tahun, awan gas tanpa bintang itu dapat menghasilkan begitu banyak hal sehingga hanya runtuh karena beratnya sendiri, membentuk lubang hitam tanpa pernah menghasilkan bintang, Basu menemukan.
Segera, lubang hitam "benih" ini bisa terus mencapai status supermasif dengan cepat melahap materi dari nebula terdekat - mungkin melahirkan quasar raksasa yang bisa kita lihat hari ini.
Menurut Basu, tindakan koreografi kosmik ini hanya mungkin dilakukan dalam waktu singkat, dalam 800 juta tahun pertama kehidupan alam semesta, sebelum ruang menjadi terlalu penuh dengan bintang dan lubang hitam lainnya untuk proses terjadinya. Dalam 1 miliar tahun setelah Big Bang, mungkin sudah ada begitu banyak radiasi latar di alam semesta sehingga lubang hitam supermasif akan berjuang untuk menemukan gas yang cukup untuk menyedot dan melanjutkan pertumbuhan eksponensial.
"Kami mengasumsikan tidak ada produksi lubang hitam baru setelah periode 150 juta tahun ini," kata Basu. "Ini menjelaskan mengapa ada penurunan tajam dalam jumlah lubang hitam di atas massa dan luminositas tertentu di alam semesta."
Sementara DCBH tetap teoretis untuk saat ini, beberapa astronom berpikir bahwa Teleskop Luar Angkasa Hubble mungkin benar-benar menangkap objek seperti itu, pada tahun 2017. Menurut penulis sebuah studi dari tahun itu tentang subjek tersebut, bintang raksasa menghilang begitu saja di depan kamera Hubble mata, menghilang tanpa kilasan supernova. Penjelasan terbaik, tulis para peneliti, adalah bahwa bintang masif hanya runtuh ke dalam lubang hitam tanpa kemegahan atau kembang api.
Selama survei multi-tahun yang memuncak dalam studi 2017, enam bintang terdekat meledak dan marah, menunjukkan bahwa sekitar 1 dari 7 (14%) bintang besar memenuhi ujungnya hanya dengan menghilang ke dalam kekosongan.
