Lubang Hitam Monster, Terbesar dan Paling Terang

Ilustrasi lubang hitam supermasif di jantung quasar alam semesta jauh. Diberi kode SDSS J010013.02+280225.8, inilah lubang hitam terbesar dan paling terang yang pernah ditemukan.
Kredit: Zhaoyu Li (Observatorium Astronomi Shanghai)

Para astronom telah menemukan lubang hitam terbesar dan paling terang di alam semesta. Monster purba dengan massa sekitar 12 miliar kali lipat massa Matahari ini berasal dari alam semesta ketika masih berusia sekitar 1 miliar tahun.

Masih menjadi misteri bagaimana lubang hitam tersebut dapat tumbuh begitu besar dalam waktu yang sangat singkat pada sejarah awal alam semesta, kata para astronom.

Lubang hitam supermasif diperkirakan bersemayam di jantung sebagian besar galaksi raksasa. Lubang hitam terbesar yang sebelumnya ditemukan di lingkungan kosmik lokal, memiliki massa lebih dari 10 miliar kali lipat massa Matahari. Sebagai perbandingan, lubang hitam di pusat Bima Sakti kita diperkirakan hanya memiliki massa sekitar 4-5 juta kali lipat massa Matahari.

Meskipun cahaya tidak bisa melepaskan diri dari gaya gravitasi lubang hitam, para astronom justru kerap menemukan lubang hitam yang terang. Karena lubang hitam dikelilingi oleh fitur piringan akresi yang terdiri dari gas dan debu yang memanas karena gaya pasang surut gravitasi, mereka memancarkan cahaya saat berputar dan jatuh ke arah lubang hitam. Para astronom menduga objek paling terang di alam semesta yang disebut quasar, ditenagai oleh lubang hitam supermasif untuk melepaskan cahaya luar biasa terang saat mengoyak bintang atau material yang terlalu dekat dengannya.

Piringan akresi adalah struktur yang terbentuk oleh materi yang mengorbit objek sangat masif, seperti bintang atau lubang hitam. Gravitasi menarik materi dari piringan akresi. Gaya gravitasi dan tekanan friksi meningkatkan suhu materi sehingga menghasilkan radiasi elektromagnetik. Frekuensi radiasi bergantung kepada massa objek yang dikelilingi. Piringan akresi bintang muda dan protobintang menghasilkan inframerah, sementara piringan yang mengelilingi bintang neutron dan lubang hitam menghasilkan sinar-X. Adapun studi yang mempelajari piringan akresi disebut diskoseismologi.

Hingga saat ini, para astronom telah menemukan 40 quasar, masing-masing dengan lubang hitam sekitar 1 miliar kali lipat massa Matahari. Kini, para astronom kembali melaporkan penemuan lubang hitam supermasif dengan 12 miliar kali lipat massa Matahari yang terletak sekitar 12,8 miliar tahun cahaya dari Bumi. Pada jarak tersebut, alam semesta baru berusia sekitar 875 juta tahun.

Diberi kode SDSS J010013.02+280225,8, atau J0100+2802 untuk kode yang lebih pendek, inilah quasar paling besar dan paling terang di alam semesta, sekitar 429 triliun kali lebih terang daripada Matahari dan tujuh kali lebih terang daripada quasar sebelumnya.

Cahaya yang bersumber dari quasar membutuhkan waktu miliaran tahun untuk mencapai Bumi. Dengan demikian, para astronom dapat melihat quasar di saat alam semesta masing sangat muda. 

J0100+2802 berasal dari era saat alam semesta hanya sekitar 6% dari usianya saat ini yang telah mencapai 13,8 miliar tahun.

"Penemuan ini cukup mengejutkan karena menghadirkan tantangan serius bagi teori pertumbuhan lubang hitam di alam semesta awal," ungkap penulis utama studi astrofisikawan Xue-Bing Wu dari Universitas Peking di Beijing.

Piringan akresi membatasi laju pertumbuhan lubang hitam modern. Pertama, karena saat gas dan debu mendekati lubang hitam, piringan akresi akan memadat dan memperlambat materi untuk jatuh ke lubang hitam. Kedua, karena materi di piringan akresi saling bertabrakan di dalam kondisi yang penuh sesak, mereka memanas dan memancarkan radiasi yang mendorong gas dan debu menjauh dari lubang hitam.

Grafik perbandingan massa dan skala kecerahan quasar SDSS J0100+2802 dengan objek sejenis.
Kredit: Zhaoyu Li (Observatorium Astronomi Shanghai)/Gambar latar belakang: Observatorium Yunnan.

Ilmuwan masih belum memiliki teori memadai untuk menjelaskan bagaimana objek supermasif ini terbentuk di awal alam semesta, menurut Wu.

"Dibutuhkan cara-cara khusus untuk dapat meningkatkan laju pertumbuhan lubang hitam sehingga menjadi supermasif," jelas Wu kepada Space.com. Dalam studi lain, tim astronom memprediksi alam semesta purba yang jauh lebih kecil dibandingkan alam semesta modern, maka gas seringkali menjadi lebih padat dan menghalangi sejumlah besar radiasi yang dilepaskan oleh piringan akresi, dengan demikian mendorong materi untuk jatuh lebih cepat ke lubang hitam.

Dalam makalah studi, tim juga mencatat bahwa cahaya dari lubang hitam ini dapat memberikan petunjuk tentang sudut kosmos yang gelap dan jauh. Saat merambat ke Bumi, cahaya dari quasar melewati dan menerangi gas antargalaksi. Dengan menyimpulkan bagaimana gas antargalaksi mempengaruhi spektrum cahaya quasar, para ilmuwan dapat menyimpulkan komposisi yang menyusun gas. Informasi ini dapat memberikan wawasan tentang proses pembentukan bintang yang terjadi tak lama setelah Big Bang.

"Inilah quasar paling terang di alam semesta awal, layaknya mercusuar, ia akan memberikan kita kesempatan untuk mempelajari sudut alam semesta yang gelap dan jauh," pungkas Wu.

Ditulis oleh: Charles Q. Choi, kontributor www.space.com

Sumber: Monster Black Hole Is the Largest and Brightest Ever Found

#terimakasihgoogle