Mengapa lubang hitam yang sangat besar bersembunyi di alam semesta?

Bisnis.com, Jakarta – Lubang hitam bisa jadi begitu besar, hingga bisa mengalahkan matahari hingga triliunan kali.

Tapi bisakah monster ini benar-benar ada di alam semesta kita? Tim pencari telah merencanakan untuk memburu mereka. Dan jika mereka ditemukan, mereka bisa membantu memecahkan misteri kemunculan bintang-bintang pertama di alam semesta.

Dalam penelitian lubang hitam di alam semesta, hanya akan memiliki 2 basis ukuran yaitu agak kecil dan sangat besar. Ini membuat peneliti lubang hitam sedikit membuat frustrasi karena variasinya terbatas.

Lubang hitam kecil, atau lubang hitam bermassa bintang, umumnya lebih masif dari Matahari. Karena lubang hitam lahir dari kematian bintang masif pada tahap akhir ledakan supernova raksasa, dan bintang masif harus berukuran sangat besar untuk menjadi supernova sepenuhnya. Sedangkan lubang hitam terkecil berukuran sekitar lima kali ukuran matahari kita.

Dengan bergabung dengan lubang hitam lain dan memakan gas keliling secara perlahan, lubang hitam ini bisa menjadi lebih besar. Kami telah melihat bukti lubang hitam hingga hampir 100 kali massa Matahari.

Lubang hitam yang memiliki massa bintang merupakan fenomena yang sangat umum di alam semesta, bahkan mungkin terdapat jutaan lubang hitam yang mengambang di sekitar galaksi Bima Sakti. Cukup tidak berbahaya, kecuali Anda terlalu dekat. Hal yang sama berlaku untuk galaksi acak lainnya di alam semesta, banyaknya lubang hitam kecil, yang tersisa dari semua bintang besar dan indah itu.

Tapi pusat galaksi adalah rumah bagi sesuatu yang lebih mengejutkan: lubang hitam supermasif. Kami memiliki lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti, dan kami menyebutnya Sagitarius A *. Ia memiliki massa sekitar 4 juta kali massa matahari. Seperti yang saya katakan, ini sangat besar. Binatang buas ini dengan mudah seribu kali lebih besar dari sepupu massa bintang mereka.

Tampaknya hampir setiap galaksi memiliki lubang hitam raksasa di intinya, lubang hitam absolut terbesar yang pernah tercatat mencapai hampir 100 miliar massa matahari. Para astronom telah lama mencari lubang hitam yang berbeda dari lubang konvensional – lubang hitam yang lebih kecil dari lima massa matahari atau berukuran antara lubang hitam bintang dan lubang hitam supermasif. Tetapi sebuah makalah baru, diterbitkan 18 Agustus di database pracetak arXiv (jadi belum ditinjau sejawat), menanyakan pertanyaan yang sama sekali berbeda: bagaimana jika kita mengambil lubang hitam terbesar dan divisi di 11?

Bagaimana melakukan sesuatu yang luar biasa besar

Kelas lubang hitam yang benar-benar baru ini akan mengalahkan supermarket. “Lubang hitam besar” ini akan dimulai dengan satu triliun massa matahari (M?) (10 kali lebih besar dari lubang hitam terbesar yang diketahui saat ini) dan bahkan mungkin lebih besar.
Secara alami, monster di antara monster ini akan langka. Sulit bagi alam semesta kita untuk membuat benda-benda besar, karena alam semesta perlu merekatkan banyak bahan menjadi satu dan menenangkannya serta tetap stabil, di mana materi biasanya cenderung tidak stabil.

Namun, secara teori mungkin saja lubang hitam monster ini ada. Dan jika kita menemukannya, itu akan membantu menjelaskan jumlah berbagai jenis lubang hitam.

Lubang hitam pertama muncul saat alam semesta masih sangat muda, kurang dari satu miliar tahun. Selama ribuan tahun, mereka bergabung dan memberi makan dan berubah menjadi lubang hitam supermasif, dan mungkin lubang hitam yang sangat besar. Tetapi ada batasan kecepatan pertumbuhan mereka. Untuk tumbuh dengan proses penggabungan, mereka sebenarnya harus menghadapi dan menelan lubang hitam lainnya. Jadi jika tidak ada banyak lubang hitam di sekitarnya, penggabungan tidak akan sering terjadi, dan itu tidak akan membuat lubang hitam ini menjadi sangat besar.

Di sisi lain, lubang hitam juga bisa tumbuh dengan memakan materi. Tetapi ketika materi jatuh ke cakrawala peristiwa lubang hitam (dilihat sebagai titik tanpa jalan kembali), ia mengembun dan memanas. Dan itu memungkinkan material untuk melepaskan radiasi, yang mengalir dari area pusat dekat lubang hitam dan mencegah gas baru jatuh ke dalam lubang hitam. Fisika kompleks tentang jatuh ke dalam lubang hitam kemudian menetapkan batas atas seberapa cepat lubang hitam tersebut memakan materi.

Lubang hitam terbesar yang diketahui menjadi tantangan bagi pengetahuan astrofisika saat ini. Sulit untuk menghasilkan skenario fusi yang cukup dan proses yang memakan cukup gas untuk mengubah lubang hitam kecil di alam semesta awal menjadi monster yang tersembunyi di inti galaksi.

Menemukan lubang hitam sebesar itu akan memaksa kita untuk mempertimbangkan jalan baru bagi lahirnya lubang hitam. Mungkin lubang hitam pertama dan terbesar tidak berasal dari bintang masif yang sekarat. Mungkin mereka terbentuk langsung dari runtuhnya awan gas, atau dari proses eksotis di awal alam semesta. Atau sesuatu yang asing.

Inilah sebabnya mengapa penemuan lubang hitam yang sangat besar ini akan sangat menawan: Para ahli teori dengan senang hati akan menggosok tangan mereka, siap untuk memberikan penjelasan kepada mereka.

Menemukan lubang hitam dalam gelap

Tetapi bagaimana Anda menemukan lubang hitam raksasa super-duper? Makalah penelitian baru memberikan wawasan tentang cara berburu lubang hitam.
Pertama, karena ukurannya yang sangat besar, lubang hitam yang sangat besar (Lubang Hitam Yang Sangat Besar) sebenarnya dapat mempengaruhi evolusi gravitasi galaksi yang menampungnya. Bahkan lubang hitam supermasif biasanya membentuk kurang dari 1% massa galaksi induknya. Tetapi karena SLAB lebih besar, mereka dapat mulai memberikan efek gravitasi.

Misalnya, dengan begitu banyaknya gravitasi di intinya, bentuk galaksi bisa melengkung, atau gravitasi bisa mengubah cara galaksi bergabung. Jadi SLAB bisa menjelaskan apa yang tampak lucu dan aneh pada gambar galaksi.
Dan jika SLAB berasal dari fisika eksotis pertama di alam semesta, saat mereka memenuhi kosmos dan terus tumbuh hingga ukuran yang sangat besar, mereka akan meninggalkan jejak di sekitarnya. Misalnya, mereka dapat menarik begitu banyak materi sehingga memengaruhi latar belakang gelombang mikro kosmik, sisa cahaya dari saat alam semesta kita pertama kali menjadi transparan ketika usianya baru 380.000 tahun.

SLAB mungkin mengumpulkan begitu banyak materi, dan sangat pandai menelan segala sesuatu di sekitar mereka, bahkan materi gelap misterius pun dapat berkumpul di sekitar mereka dalam semacam cincin. Jika materi gelap (apapun itu) berinteraksi dengan dirinya sendiri, ia dapat memancarkan jenis radiasi yang sangat khusus. Jadi lubang hitam super raksasa ini bisa dikelilingi oleh cincin cahaya berenergi tinggi yang dihasilkan oleh materi gelap.

Sejauh ini, kami tidak tahu apakah SLAB ada, dan semua metode di atas hanya membatasi probabilitasnya. Menurut model yang dipilih untuk pembentukan SLAB, perkiraan terbaik para peneliti saat ini adalah bahwa lubang hitam terbesar yang mungkin berukuran sekitar 10 ^ 19 massa matahari, atau 10 miliar miliar kali lebih besar dari matahari. Apa pun yang lebih besar dari itu akan melanggar apa yang telah kita ukur di alam semesta. Tapi itu masih menyisakan kekosongan besar potensi SLAB di alam semesta kita.