Bagaimana lubang hitam terbentuk di alam semesta?

(Dan Tri) - Lubang hitam adalah raksasa dengan massa jutaan hingga miliaran kali lebih besar daripada Matahari kita. Mereka menciptakan gaya gravitasi yang begitu kuat sehingga cahaya pun tak dapat lepas.

Simulasi lubang hitam supermasif (Ilustrasi: Adobe).

Di pusat sebagian besar galaksi terdapat raksasa kosmik: lubang hitam supermasif. Objek misterius ini, dengan massa jutaan hingga miliaran kali lebih besar daripada Matahari kita, memiliki tarikan gravitasi yang begitu kuat sehingga cahaya pun tak dapat lolos.

Lubang hitam begitu masif sehingga membentuk galaksi-galaksi di sekitarnya. Mereka memengaruhi pembentukan bintang, evolusi galaksi, dan bahkan pergerakan seluruh gugus bintang.

Bima Sakti kita pun tak terkecuali. Di pusatnya terdapat Sagitarius A*, sebuah lubang hitam supermasif yang beratnya setara dengan empat juta matahari. Meskipun lubang hitam ini krusial bagi keberadaan galaksi, kita masih belum tahu pasti bagaimana mereka terbentuk.

Namun, studi baru model Pop III.1, yang dipimpin oleh astrofisikawan teoretis Jonathan Tan di Universitas Virginia, mendekati masalah membingungkan ini dengan perspektif baru.

Profesor Tan membangun penelitian selama puluhan tahun untuk meletakkan dasar bagi teori baru yang dapat menjelaskan bagaimana benda-benda kosmik raksasa ini terbentuk.

Menurut penelitiannya dan rekan-rekannya, runtuhnya bintang generasi pertama, yang juga dikenal sebagai protobintang, mungkin telah menyebabkan terbentuknya lubang hitam supermasif.

Model Pop III.1

Bintang yang terbentuk dari hidrogen dan helium purba disebut bintang Pop III (Ilustrasi: Luar Angkasa).

Di alam semesta awal, jauh sebelum galaksi dan planet muncul, generasi bintang pertama lahir. Bintang-bintang ini, yang terbentuk dari hidrogen dan helium purba, dinamai bintang Pop III oleh para astrofisikawan.

Model Pop III.1, yang dikembangkan oleh Profesor Jonathan Tan, menggambarkan bintang-bintang yang terbentuk di lingkungan yang tidak terpengaruh oleh unsur-unsur yang lebih berat. Tanpa karbon, oksigen, atau logam berat untuk mengatur proses pendinginan, bintang-bintang pertama ini bisa saja mencapai massa yang sangat tinggi.

Bayangkan bintang-bintang yang massanya ratusan kali lebih besar daripada Matahari kita. Ukurannya yang sangat besar membuat mereka berumur pendek, dan dengan cepat runtuh membentuk lubang hitam pertama.

Lubang hitam purba ini, sisa-sisa bintang Pop III, berperan sebagai benih bagi pertumbuhan lubang hitam raksasa. Akhirnya, lubang-lubang hitam ini membesar dan menjadi lubang hitam supermasif yang kini kita lihat di pusat galaksi. Para ilmuwan bahkan telah menemukan lubang hitam supermasif yang beratnya 36 miliar kali lipat Matahari.

Bintang-bintang Pop III.1 juga memainkan peran kunci dalam pembentukan alam semesta awal. Radiasinya yang kuat mengionisasi gas hidrogen di sekitarnya, memicu reionisasi alam semesta.

Ini adalah momen penting ketika alam semesta mengubah struktur dan keseimbangan energinya. Hasilnya adalah iluminasi kosmik mendadak, yang dikenal sebagai "kilatan" dalam dunia astronomi.

Pengaruh ganda bintang Pop III.1 menjadikan mereka penting dalam memahami awal mula struktur kosmik.

Tantangan dan alternatif

Model Pop III.1 masih dianggap sebagai teori yang diterima secara ilmiah (Ilustrasi: Luar Angkasa).

Selain menjelaskan pembentukan lubang hitam supermasif, teori Pop III.1 juga membahas beberapa masalah besar yang belum terpecahkan dalam kosmologi.

Masalah-masalah ini meliputi "ketegangan Hubble", perdebatan energi gelap yang dinamis, dan juga anomali yang terkait dengan massa neutrino.

Dengan menghubungkan bintang-bintang pertama dan sisa-sisa lubang hitamnya dengan evolusi alam semesta berskala besar, model Profesor Tan menawarkan perspektif unik yang dapat membantu mengungkap banyak misteri.

Namun, skenario Pop III.1 bukanlah satu-satunya ide. Teori lain menunjukkan bahwa lubang hitam purba terbentuk langsung dari fluktuasi kepadatan pada detik-detik pertama setelah Big Bang.

Lubang-lubang hitam ini bisa jadi merupakan benih lubang hitam supermasif. Pendekatan lain menunjukkan keruntuhan langsung awan gas raksasa yang tidak membentuk bintang.

Tiap teori mengusulkan mekanisme berbeda, semuanya ditujukan untuk menjelaskan misteri alam semesta.

Prediksi model Pop III.1 tentang ionisasi alam semesta awal juga dipertanyakan. Kendala observasi pada latar belakang gelombang mikro kosmik, khususnya efek dinamis Sunyaev–Zeldovich, menunjukkan bahwa jumlah dan waktu reionisasi mungkin sulit untuk diselaraskan.

Meskipun demikian, model Pop III.1 masih dianggap sebagai teori yang meyakinkan, dan terus memicu perdebatan tentang bagaimana salah satu struktur pertama alam semesta terbentuk.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm