[비즈한국] Teleskop baru selalu menyingkap rahasia baru yang belum pernah terlihat sebelumnya. Segera setelah Teleskop Luar Angkasa Hubble diluncurkan, para astronom menemukan galaksi-galaksi yang melengkung aneh di seluruh penjuru alam semesta, dan menyadari bahwa ruang-wujud alam semesta sebenarnya bergelombang dengan lengkungan ruang dan waktu di setiap sudutnya. Kini, gambar lensa gravitasi semacam ini telah menjadi pemandangan biasa yang selalu tertangkap di mana pun kita membidik.
Teleskop Luar Angkasa James Webb terus-menerus menunjukkan pemandangan lain yang membingungkan, bahkan tidak terlihat oleh Hubble. Secara khusus, James Webb mengintip ke ujung alam semesta, ke masa lalu yang sangat jauh, di mana terlalu banyak bintik merah muncul di sana. Bintik merah ini disebut LRD (Little Red Dots), dan identitas pastinya belum terungkap. Sulit untuk menyebutnya sebagai galaksi primitif biasa, namun juga sulit untuk menganggapnya sebagai bintang raksasa yang bersinar di alam semesta yang sangat jauh.
Masalahnya, objek ini ditemukan terlalu sering. Jika sesekali ditemukan satu, mungkin kita bisa menganggapnya sebagai salah satu objek langit aneh di alam semesta awal, tetapi kenyataannya tidak demikian. LRD tampak seperti pemandangan yang sangat umum di alam semesta awal.
Bintik merah ini pertama kali ditemukan saat sedang mencari cara untuk memecahkan 'missing link' yang belum terpecahkan dalam proses evolusi galaksi. Di hampir setiap pusat galaksi, tersembunyi lubang hitam raksasa, dan massa lubang hitam tersebut berbanding lurus dengan massa galaksinya. Faktanya, dilihat dari rasio massanya, lubang hitam di pusat galaksi hanya mencakup 1/1000 dari total massa galaksi, namun fakta bahwa lubang hitam yang (relatif) kecil tersebut mengikuti aturan massa galaksi yang raksasa itu membuat kita merenungkan kemungkinan evolusi bersama (co-evolution) antara lubang hitam dan galaksi.
Masalahnya adalah kita tidak mengetahui asal-usul pasti dari lubang hitam pusat galaksi. Untuk lubang hitam bermassa bintang yang jauh lebih ringan, kita mengetahui mekanisme pembentukannya melalui keruntuhan bintang masif. Namun, lubang hitam supermasif di pusat galaksi belum jelas asal-usulnya. Bahkan belum diketahui apakah galaksi terbentuk lebih dulu kemudian materi berkumpul di pusatnya membentuk lubang hitam, atau apakah lubang hitam lahir lebih dulu di alam semesta awal dan materi berkumpul di sekitarnya sehingga membentuk galaksi seperti saat ini.
Para astronom berharap jika James Webb mengintip hingga ke ujung alam semesta, mereka akan melihat tempat di mana lubang hitam supermasif purba terbentuk. Lubang hitam menarik materi di sekitarnya dengan gravitasi yang kuat, membuatnya berputar sangat cepat. Oleh karena itu, cahaya di sekitar lubang hitam mengalami efek Doppler ekstrem, dan panjang gelombang garis emisinya terlihat lebih melebar dalam spektrum. Ini disebut peningkatan lebar garis (line broadening). Jika fitur ini ditemukan dalam spektrum, kita bisa mengetahui bahwa ada lubang hitam raksasa di pusatnya.
Melalui pengamatan James Webb, banyak objek dengan lebar garis yang luas ditemukan, tetapi secara mengejutkan, penampilannya dalam foto justru lebih membingungkan. Jika materi berputar begitu cepat, ukurannya seharusnya sangat besar. Namun, bintik merah yang muncul dalam foto justru sangat kecil. Ini menyiratkan bahwa objek ini mungkin merupakan massa yang sangat padat dan ringkas, dengan massa yang sangat berat tetapi ukuran yang sangat kecil. Namun, ini bukan galaksi biasa atau lubang hitam yang kita kenal. Ini adalah jenis objek langit yang benar-benar berbeda yang belum pernah kita lihat sebelumnya.
Cahaya merah yang sangat terang juga menjadi pertanyaan. Sekilas, kita bisa menganggap bahwa karena lubang hitam raksasa terbungkus awan debu yang sangat tebal dan pekat, ia memancarkan banyak cahaya inframerah. Dalam kasus galaksi aktif yang bersembunyi di dalam awan debu raksasa, inframerah yang kuat memang teramati bahkan di galaksi terdekat. Namun ada masalah. Galaksi aktif semacam ini tidak hanya memancarkan inframerah, tetapi juga cahaya yang lebih kuat seperti sinar-X dan sinar gamma. Namun, LRD yang tertangkap sejauh ini hanya memancarkan inframerah merah yang terang.
Beberapa astronom menduga ini karena galaksi primitif yang memiliki sedikit bintang dan sangat ringan menyimpan lubang hitam yang sangat berat di pusatnya, yang tidak sesuai dengan ukuran tubuhnya. Ini juga dianggap sebagai bukti hipotesis bahwa lubang hitam tumbuh besar lebih dulu, baru kemudian materi berkumpul dan galaksi terbentuk setelahnya. Namun, massa yang terlalu ringkas dan padat seperti ini sulit dibayangkan dalam model standar alam semesta yang ada. Bahkan dengan simulasi, objek seperti ini sulit direproduksi. Artinya, cara evolusi alam semesta awal mungkin sangat berbeda dari gambaran yang selama ini kita pikir tenang.
Penelitian kali ini mengklaim bahwa identitas LRD adalah apa yang disebut 'lubang hitam keruntuhan langsung' (direct collapse black hole), di mana awan gas raksasa runtuh sekaligus. Awan gas raksasa dapat melewati proses pembentukan bintang, tidak melalui proses seperti ledakan supernova, dan langsung runtuh membentuk lubang hitam purba yang massanya hampir 1.000 kali massa matahari. Kemudian, ia terus menelan lebih banyak materi dan bergabung satu sama lain, akhirnya tumbuh menjadi lubang hitam supermasif raksasa dengan massa puluhan juta kali massa matahari yang hidup di pusat galaksi saat ini.
Lubang hitam keruntuhan langsung dianggap sebagai benih lubang hitam supermasif, namun keberadaannya belum terbukti secara jelas melalui pengamatan langsung. Namun, dalam penelitian kali ini, para astronom mengklaim bahwa identitas LRD mungkin adalah lubang hitam keruntuhan langsung yang legendaris ini. Mereka mensimulasikan proses pembentukan lubang hitam keruntuhan langsung dan mereproduksi jenis cahaya serta spektrum apa yang harus teramati di sekitarnya, dan hasilnya mirip dengan penampilan tipikal LRD yang saat ini ditangkap oleh James Webb.
Hasilnya cukup menarik. Cukup dengan menempatkan lubang hitam raksasa di pusatnya dan menutupinya dengan awan debu yang sangat biasa di sekitarnya. Awan debu menyerap cahaya yang bocor dari sekitar lubang hitam dan memancarkannya kembali, sehingga hanya memancarkan cahaya merah yang condong ke sisi inframerah. Dan tepat sekali, spektrum LRD tercipta. Di sini, bintang tidak diperlukan. Spektrum LRD yang akurat hanya dapat direproduksi jika tidak ada satu pun bintang dan hanya gas hidrogen serta awan debu yang menutupi lubang hitam.
Berbeda dengan galaksi aktif umum lainnya, alasan mengapa sinar gamma dan sinar-X tidak teramati dengan baik pada LRD juga dapat dijelaskan. Jika awan raksasa runtuh dalam sekejap dan lubang hitam raksasa terbentuk, awan debu tersebut sejak awal harus memiliki kerapatan yang sangat tinggi. Karena lubang hitam tersembunyi di dalam awan debu yang sangat padat, energi biasa tidak dapat menembus awan debu tersebut, dan sinar-X tingkat biasa yang dipancarkan lubang hitam terserap begitu saja. Awan debu menyerap sinar-X tersebut dan memancarkannya kembali sebagai inframerah, yang hanya membuat LRD semakin merah, dan tidak ada emisi sinar-X kuat lainnya yang terdeteksi.
Bahkan beberapa orang memberikan nama yang lebih dramatis untuk model ini, yaitu 'Bintang Lubang Hitam' (Black Hole Star)! Bentuknya memiliki lubang hitam di pusatnya, dengan awan gas berkerapatan tinggi yang mengelilingi bagian luarnya seolah-olah seperti satu bintang raksasa yang membungkus lubang hitam tersebut. Terlebih lagi, karena merupakan objek langit di alam semesta awal, awan debu gas sebagian besar terdiri dari hidrogen murni. Oleh karena itu, wajar jika menganggapnya sebagai gumpalan hidrogen raksasa dengan lubang hitam di pusatnya, benar-benar sebuah bintang raksasa yang menyimpan lubang hitam di dalamnya.
Alam semesta begitu aneh. Semakin kita melangkah mundur ke masa lalu alam semesta, semakin aneh jadinya. Kita mengira alam semesta adalah dunia yang hanya diisi oleh bintang dan galaksi biasa, namun kenyataannya tidak selalu demikian. Mungkin setelah waktu yang sangat-sangat lama berlalu, alam semesta saat ini akan dianggap sebagai sesuatu yang aneh. Bintang dan galaksi biasa saat ini pun suatu hari nanti akan menghilang dan terpinggirkan dari arus utama alam semesta. Dan objek langit dengan bentuk aneh yang tidak bisa kita bayangkan akan muncul, mengambil alih arus utama alam semesta yang baru, dan membuat bintang serta galaksi hari ini menjadi eksistensi yang aneh. Saat itu tiba, kita akan menjadi LRD yang baru.
Referensi
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2026arXiv260114368P/abstract
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/09/aa54681-25/aa54681-25.html
Siapakah penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', ia memiliki mimpi untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, ia adalah asisten profesor di Fakultas Studi Liberal Universitas Sejong, aktif dalam berbagai komunikasi sains seperti ceramah dan menulis. Ia telah menulis buku seperti 'Setiap Hari Sepotong Alam Semesta', 'Para Ilmuwan Alam Semesta Berbintang', 'Bisa Diketahui Meski Tidak Bisa Dikunjungi', dan 'Pertanyaan Aneh yang Muncul Saat Melihat Alam Semesta', serta menerjemahkan buku seperti 'Panduan Hitchhiker untuk Menjelajahi Alam Semesta yang Sebenarnya', 'Bagaimana Aku Tidak Sengaja Membunuh Pluto', 'Kehidupan Kuantum', dan 'Cosmigraphic'.