Dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), para astronom telah menemukan lubang hitam supermasif yang luar biasa dari periode awal kosmos yang dikenal sebagai “siang kosmik”, sekitar 4 miliar tahun setelah Big Bang. Penemuan ini memberikan pencerahan baru tentang bagaimana raksasa ini, yang massanya jutaan atau bahkan miliaran kali lipat massa matahari kita, bisa tumbuh hingga ukuran yang sangat besar.
Misteri “Titik Merah Kecil”
JWST telah mengungkap kelas baru objek menarik di awal alam semesta, yang dijuluki “titik merah kecil”. Ini adalah titik cahaya kecil dan terang yang baru dapat dideteksi berkat kemampuan inframerah JWST yang canggih. Walaupun namanya menunjukkan ukuran yang kecil, salah satu temuan baru-baru ini, yang dijuluki “BiRD” (Titik Merah Besar), jauh dari kata kecil karena memiliki massa yang setara dengan 100 juta matahari.
Bagaimana Lubang Hitam Bersinar
Lubang hitam sendiri tidak memancarkan cahaya; gravitasinya yang kuat menjebak siapa pun yang jatuh ke dalamnya. Namun, ketika dikelilingi oleh materi yang melimpah dan aktif mencari makan, mereka menciptakan objek yang sangat terang yang disebut quasar. Cahaya dari quasar ini dapat menempuh jarak yang sangat jauh, dan cahaya BiRD telah menempuh perjalanan lebih dari 10 miliar tahun untuk mencapai Bumi.
Menemukan Lokasi Burung
BiRD diidentifikasi di wilayah langit yang sama dengan quasar yang diketahui sebelumnya, J1030+0524 (J1030), sebuah lubang hitam supermasif yang sudah memakan materi dan terletak sekitar 12,5 miliar tahun cahaya jauhnya. Tim peneliti dari Institut Nasional untuk Astrofisika (INAF) awalnya menganalisis gambar dan spektrum dari instrumen Kamera Inframerah Dekat (NIRCam) JWST, mendeteksi titik cahaya inframerah yang tidak biasa yang belum terungkap oleh sinar-X dan pengamatan radio sebelumnya.
“Bermula dari gambar yang dikalibrasi, katalog sumber yang ada di lapangan dikembangkan,” jelas Federica Loiacono, ketua tim dan peneliti INAF. “Di sanalah kami melihat BiRD: objek terang seperti titik, namun bukan bintang dan tidak muncul dalam katalog sinar-X dan radio yang ada.”
Menganalisis Spektrum: Membuka Rahasia
Analisis tim terhadap spektrum BiRD, rincian panjang gelombang cahaya, memberikan informasi penting. Berbagai elemen menyerap dan memancarkan cahaya pada frekuensi tertentu, meninggalkan “sidik jari” unik dalam spektrum. Hal ini memungkinkan para peneliti mengidentifikasi keberadaan hidrogen dan helium di lingkungan BiRD.
“Kami menemukan sinyal hidrogen yang jelas – khususnya garis yang disebut gamma Paschen, tanda cahaya yang mengungkapkan keberadaan hidrogen terionisasi – dan helium, juga terlihat dalam penyerapan,” kata Loiacono. Analisis spektral ini juga memberikan perkiraan jarak dan massa BiRD.
Apa yang Membuat BiRD Unik?
Titik-titik merah kecil, secara umum, masih menjadi teka-teki kosmik. Banyak teori yang bermunculan, termasuk kemungkinan bahwa mereka mewakili jenis benda langit baru yang disebut “bintang lubang hitam”. Namun, tidak adanya emisi sinar-X yang kuat dari objek-objek ini membingungkan, karena lubang hitam yang rakus diperkirakan akan menghasilkan sinar-X yang intens. Penjelasan yang mungkin adalah bahwa objek-objek ini masih diselimuti oleh lapisan gas dan debu yang tebal, menyerap radiasi sinar-X dan memungkinkan cahaya inframerah untuk melewatinya.
BiRD sangat terkenal karena sifat-sifatnya sangat mirip dengan dua titik merah kecil lainnya yang diketahui menunjukkan karakteristik spektral serupa. Hal ini menunjukkan bahwa mereka termasuk dalam kelompok objek yang sama.
Memikirkan Kembali Evolusi Lubang Hitam
Penemuan BiRD dan keluarganya mungkin memerlukan penilaian ulang tentang bagaimana lubang hitam supermasif tumbuh dan berevolusi. Perhitungan sebelumnya menunjukkan bahwa objek-objek ini seharusnya menjadi kurang umum sekitar 11 miliar tahun yang lalu. Namun, perhitungan tim ini menunjukkan banyaknya titik merah kecil yang mengejutkan selama “siang kosmik”, yang menantang asumsi tersebut.
“Tantangannya saat ini adalah untuk memperluas penelitian ini ke sejumlah besar LRD yang berdekatan, sehingga kita dapat mempelajarinya secara lebih rinci dibandingkan LRD yang letaknya jauh, untuk membangun gambaran yang lebih lengkap,” Loiacono menyimpulkan. “JWST telah membuka batas baru dalam astrofisika ekstragalaksi, mengungkap objek-objek yang bahkan tidak kita duga keberadaannya, dan kita baru berada di awal petualangan ini.”
Penemuan BiRD menggarisbawahi kekuatan Teleskop Luar Angkasa James Webb dalam mengungkap rincian yang belum pernah terlihat sebelumnya tentang alam semesta awal dan penghuninya, sehingga mendorong pemahaman yang lebih dalam tentang pembentukan dan evolusi lubang hitam masif.
