Sangat dekat dengan awal, para ilmuwan berpikir, ada lubang hitam.
Lubang hitam ini, yang belum pernah terdeteksi secara langsung oleh para astronom, tidak terbentuk dengan cara yang biasa: jatuhnya bintang besar yang sekarat ke dalam gravitasinya sendiri. Masalah dalam lubang hitam ini, para peneliti percaya, tidak hancur menjadi singularitas oleh terengah terakhir dari bintang tua.
Memang, saat itu, dalam 1 miliar tahun pertama alam semesta, tidak ada bintang tua. Alih-alih, ada awan besar materi, mengisi ruang, menebar galaksi paling awal. Beberapa dari hal itu, para peneliti percaya, mengumpul bersama lebih erat, meskipun, jatuh ke gravitasinya sendiri seperti halnya bintang-bintang tua di kemudian hari ketika alam semesta menua. Runtuhnya, kata para peneliti, merupakan lubang hitam supermasif yang tidak memiliki kehidupan sebelumnya sebagai bintang. Para astronom menyebut singularitas ini "lubang hitam runtuh langsung" (DCBH).
Masalah dengan teori ini, bagaimanapun, adalah bahwa tidak ada yang pernah menemukannya.
Tapi itu bisa berubah. Sebuah makalah baru dari Institut Teknologi Georgia yang diterbitkan 10 September di jurnal Nature Astronomyproposes bahwa James Webb Space Telescope (JWST), yang akan diluncurkan oleh NASA di beberapa titik dalam beberapa tahun mendatang, harus cukup sensitif untuk mendeteksi galaksi. mengandung lubang hitam dari periode kuno sejarah alam semesta ini. Dan studi baru mengusulkan serangkaian tanda tangan yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi galaksi DCBH-hosting.
Dan teleskop ultrapowerful itu mungkin tidak perlu mencari langit terlalu lama untuk menemukannya.
"Kami memperkirakan bahwa James Webb Space Telescope yang akan datang mungkin dapat mendeteksi dan membedakan sebuah galaksi muda yang menampung lubang hitam langsung ... dengan waktu paparan total 20.000 detik," tulis para peneliti. (Belakangan, mereka mencatat bahwa ada beberapa unsur "kasar" dalam perkiraan waktu itu.)
Untuk membuat prediksi mereka, para peneliti menggunakan model komputer untuk mensimulasikan pembentukan DCBH di alam semesta awal. Mereka menemukan bahwa ketika DCBH terbentuk, itu menyebabkan banyak bintang besar, berumur pendek, dan bebas logam terbentuk di sekitarnya. Jadi cahaya yang datang dari galaksi inangnya akan berisi tanda tangan bintang-bintang yang memiliki kandungan logam rendah.
Mereka juga menemukan bahwa DCBH yang muncul memancarkan frekuensi tinggi, radiasi elektromagnetik yang dapat dikenali oleh JWST - meskipun radiasi itu akan melakukan perjalanan sejauh ini, dari sebuah galaksi yang bergerak sangat cepat ke arah yang berlawanan, sehingga akan berubah menjadi radiasi inframerah oleh saat itu mencapai tata surya kita. (Cahaya redshifted, atau bergeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang, karena benda-benda di alam semesta bergerak lebih jauh dari satu sama lain.)
Dan itu sampai pada alasan mendasar bahwa para peneliti masih bisa berspekulasi (dalam istilah yang sangat maju) tentang seperti apa DCBH seharusnya bagi JWST, dan menunggu JWST untuk benar-benar tiba di ruang angkasa: Untuk mempelajari alam semesta awal, para ilmuwan memiliki untuk melihat sangat jauh, pada cahaya yang sangat tua yang telah bepergian untuk waktu yang sangat lama. Cahaya itu sangat redup, dan tanpa instrumen yang sepeka JWST, umat manusia saat ini tidak memiliki cara untuk mendeteksinya.
Namun, begitu JWST diluncurkan, ia seharusnya dapat mendeteksi DCBH dalam waktu yang relatif singkat, tulis para peneliti. Itu karena ada banyak lubang hitam yang sudah dapat dideteksi oleh para peneliti dari alam semesta sedikit kemudian yang mereka duga adalah DCBH. Tetapi lubang-lubang hitam itu lebih dekat ke Bumi, jadi tanda-tanda bahwa manusia sekarang dapat mendeteksi darinya diciptakan kemudian di masa hidup mereka, ketika bukti bagaimana mereka terbentuk telah hilang.
Ada sejumlah pertanyaan terbuka tentang DCBH yang mungkin dijawab JWST, para peneliti mengatakan dalam sebuah pernyataan - seperti apakah DCBH terbentuk dan kemudian menyebabkan galaksi terbentuk di sekitarnya, atau apakah DCBH terbentuk setelah materi di sekitar mereka telah menggumpal. bersama menjadi bintang.
"Ini adalah salah satu misteri besar terakhir dari alam semesta awal," Kirk Barrow, penulis pertama makalah itu dan lulusan doktoral baru-baru ini dari Sekolah Fisika Georgia Tech, mengatakan dalam pernyataan itu. "Kami berharap penelitian ini memberikan langkah yang baik untuk mencari tahu bagaimana lubang hitam supermasif ini terbentuk pada kelahiran galaksi."
