Monster Lubang Hitam di Awal Alam Semesta

Sebuah lubang hitam berukuran raksasa yang terbentuk saat alam semesta masih muda berhasil ditemukan oleh para astronom. Lubang hitam yang pertama kali diamati pada tahun 2013 dengan teleskop Lijiang 2,4 meter di Yunnan, Tiongkok, diketahui 6 kali lebih besar dibanding lubang hitam lainnya yang ditemukan pada era yang hampir bersamaan.

Ilustrasi Lubang hitam masif yang ditemukan di awal alam semesta. Kredit: Zhaoyu Li/SAO

Penemuan ini menjadikan si lubang hitam baru tersebut sebagai lubang hitam terbesar yang ditemukan pada era awal alam semesta. Kehadiran lubang hitam tersebut jelas menjadi tantangan dan pertanyaan baru bagi evolusi lubang hitam, bintang dan galaksi.

Bagaimana tidak? Ada lubang hitam raksasa terbentuk kala alam semesta baru berusia 1 miliar tahun, masa ketika bintang pertama di alam semesta baru saja terbentuk. Pertanyaan menarik, bagaimana lubang hitam terbentuk di epoh awal alam semesta?

Quasar SDSS J0100+2802 dibandingkan dengan quasar jauh lainnya. Kredit: Zhaoyu Li/Yunnan Observatory.

Makhluk Raksasa di Awal Alam Semesta
Lubang hitam raksasa tersebut tentu saja tidak dilihat secara langsung oleh para astronom, mengingat lubang hitam sendiri merupakan ibyek yang memiliki gravitasi super kuat dimana cahaya pun tidak dapat lepas darinya. Sementara informasi benda langit diterima dari cahaya.

Dengan menggunakan Teleskop Lijiang (LJT) 2,4 meter, Multiple Mirror Telescope (MMT) 6,5 meter dan Large Binocular Telescope (LBT) 8,4 meter di Arizona, USA, Teleskop Magellan 6,5 meter di Observatorium Las Campanas, Chile, dan Teleskop Gemini Utara 8,2 meter di Mauna Kea, Hawaii, USA, tim astronom yang dipimpin oleh Prof. Xue-Bing Wu dari Universitas Peking berhasil menemukan sebuah quasar baru, yang memiliki lubang hitam 12 miliar massa matahari di pusatnya. Quasar yang ditemukan ini sangat terang dengan luminositas 420 triliun luminositas Matahari. Cahaya yang diterima dari quasar SDSS J0100+2802 tersebut membutuhkan waktu 12,8 miliar cahaya untuk mencapai para astronom. Dengan demikian, bisa disimpulkan bahwa cahaya yang datang memulai perjalanannya ketika alam semesta baru berusia sekitar 900 juta tahun.

Pada usia 900 juta tahun, alam semesta baru saja meninggalkan era kegelapan. Era kegelapan alam semesta adalah masa ketika cahaya belum bisa melakukan perjalanan sehingga tidak ada informasi apapun yang bisa diterima dari masa itu. Setelah alam semesta keluar dari era kegelapan, ia memasuki era reionisasi dimana bintang mulai bersinar. Berdasarkan hasil pengamatan Planck yang terbaru, era reionisasi diperkirakan berakhir pada saat alam semesta berusia 900 juta tahun.

Bagaimana quasar yang sangat kuat dan lubang hitam yang demikian masif bisa terbentuk di era ketika bintang dan galaksi baru saja muncul?

Quasar seperti diketahui merupakan obyek yang sangat kuat dan ditenagai oleh lubang hitam supermasif di pusatnya yang terus menerus menangkap materi di sekelilingnya. Sampai dengan saat ini, para astronom sudah berhasil menemukan lebih dari 200000 quasar dengan usia merentang dari 0,7 milyar tahun setelah Big Bang sampai dengan hari ini. Dari 200000 quasar yang sudah ditemukan, hanya 40 quasar yang diketahui datang dari jarak 12,7 miliar tahun cahaya.

Quasar yang ditemukan oleh tim yang dipimpin Xue-Bing Wu, 7 kali lebih cerlang dibanding quasar jauh yang sudah ditemukan. Dalam hal ini perbandingan dilakukan dengan quasar yang berada pada jarak 13 miliar tahun cahaya. Quasar SDSS J0100+2802 menjadi rumah bagi lubang hitam yang massanya 12 miliar massa Matahari. Dengan demikian, quasar SDSS J0100+2802 menjadi quasar paling cerlang dan kuat dengan lubang hitam paling masif di antara quasar yang sejaman.

Lubang hitam supermasif memang diketahui berada di pusat sebagian besar galaksi. Salah satu lubang hitam supermasif itu ada di pusat Bima Sakti. Massanya hanya 3 juta massa Matahari dan ia menenagai quasar yang 4000 kali lebih kuat. Meskipun ada quasar yang jauh lebih masif dari quasar yang ditemukan oleh Prof. Xue-Bing Wu, akan tetapi untuk mencapai massa yang sedemikian besar butuh proses panjang. Lubang hitam perlu waktu untuk melahap materi antar bintang di sekelilingnya dan juga bergabung dengan lubang hitam lainnya untuk bisa memiliki massa yang supermasif. Untuk lubang hitam yang usianya kurang dari 1 miliar tahun, massanya hanya 2 miliar massa Matahari. Dengan demikian kehadiran lubang hitam yang massanya 12 miliar tahun menjadi teka teki baru bagi teori evolusi lubang hitam di era awal alam semesta.

Bagaimana sebuah lubang hitam supermasif bisa bertumbuh dengan cepat ketika alam semesta masih sangat muda? Apa hubungan antara monster lubang hitam ini dengan lingkungan sekelilingnya termasuk dengan galaksi yang jadi rumahnya?

Menurut Chriss Willot dari Canadian Astronomy Data Centre di Victoria, sebagian lubang hitam memulai hidupnya bukan dari keruntuhan gravitasi bintang melainkan dari keruntuhan awan gas super raksasa.

Pengamatan lanjut dari lubang hitam muda ini akan dilanjutkan oleh Prof. Xue-Bing Wu dan tim dengan menggunakan beberapa teleskop termasuk Teleskop Hubble.