Language
Country/Area
No result found
Hubungan antara lubang hitam dan Big Bang: Mengapa runtuhnya lubang hitam dapat mengubah pemahaman kita tentang alam semesta?
Di alam semesta awal, lubang hitam keruntuhan langsung (DCBH) mungkin merupakan asal utama lubang hitam supermasif. Benih lubang hitam bermassa tinggi ini terbentuk oleh keruntuhan langsung sejumlah besar materi dan diperkirakan terbentuk dalam rentang pergeseran merah z = 15 hingga 30, saat alam semesta berusia sekitar 100 hingga 250 juta tahun. Tidak seperti benih lubang hitam yang terbentuk dari bintang generasi pertama (yang disebut bintang generasi populasi tiga), lubang hitam keruntuhan langsung ini terbentuk melalui ketidakstabilan relativistik umum langsung. Massa tipikal mereka dapat mencapai sekitar 105 M☉. Kelas benih lubang hitam ini pertama kali diusulkan secara teoritis untuk memecahkan tantangan keberadaan lubang hitam supermasif pada pergeseran merah z~7, yang telah dikonfirmasi oleh banyak pengamatan. .
Lubang hitam keruntuhan vertikal terbentuk melalui kombinasi unik kondisi fisik lingkungan yang jarang terjadi secara bersamaan.
Mekanisme pembentukan
Pembentukan lubang hitam keruntuhan langsung melibatkan beberapa kondisi lingkungan utama yang mendorong keruntuhan langsung gas daripada pembentukan gugusan bintang. Pertama, gas harus bebas dari logam (yaitu hanya mengandung hidrogen dan helium), kedua, harus memiliki efek pendinginan atom, dan terakhir, harus ada aliran foton Lyman-Wierth dengan intensitas yang cukup untuk menghancurkan molekul hidrogen, yang merupakan pendingin gas yang sangat efektif. Jika proses pendinginan gas-gas ini tidak dapat dihentikan, awan gas akan mengalami keruntuhan gravitasi dan mencapai kepadatan massa yang sangat tinggi sekitar 107 g/cm³. Pada kepadatan ini, objek akan mengalami ketidakstabilan relativistik umum, yang mengarah pada pembentukan lubang hitam dengan massa biasanya hingga 105 M☉, atau bahkan setinggi 1 juta M☉.
Objek-objek ini runtuh langsung dari awan gas purba, tanpa melalui tahap bintang perantara, dan karenanya disebut lubang hitam keruntuhan langsung.
Simulasi komputer terkini melaporkan bahwa aliran akresi dingin yang kuat dalam konsentrasi langka dapat membentuk benih lubang hitam ini tanpa memerlukan latar belakang ultraviolet atau aliran supersonik, atau bahkan pendinginan atom. Dalam simulasi ini, baru setelah massa barion tumbuh hingga 40 juta massa matahari, gravitasi akhirnya mengatasi turbulensi dan bintang itu runtuh begitu saja untuk membentuk dua bintang supermasif, yang akhirnya menjadi lubang hitam keruntuhan langsung dengan massa masing-masing 31.000 dan 2.000 dan 40.000 M☉.
Jumlah lubang hitam keruntuhan vertikal
Meskipun lubang hitam keruntuhan lurus memiliki nilai teoritis yang penting, para ilmuwan pada umumnya percaya bahwa lubang hitam tersebut relatif jarang di alam semesta dengan pergeseran merah tinggi karena sangat sulit untuk memenuhi tiga kondisi dasar yang diperlukan untuk pembentukannya secara bersamaan. Simulasi kosmologi terkini memperkirakan bahwa pada pergeseran merah 15, rata-rata hanya ada sekitar satu lubang hitam keruntuhan langsung per gigapascal kubik. Bergantung pada asumsi yang berbeda, jumlah lubang hitam keruntuhan lurus yang diprediksi dapat mencapai 107 per gigapascal kubik, tetapi ini akan membutuhkan fluks foton Lyman-Wierth yang sangat tinggi.
Hal ini juga mengarah pada ekspektasi untuk pengamatan di masa mendatang, terutama pengamatan oleh Teleskop Luar Angkasa Zhang Xianwang akan menjadi kuncinya.
Deteksi dan Penemuan
Pada tahun 2016, tim yang dipimpin oleh astrofisikawan Universitas Harvard Fabio Pacucci menggunakan data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble dan Observatorium Sinar-X Chandra untuk mengidentifikasi dua keruntuhan vertikal untuk pertama kalinya. Kandidat lubang hitam, nilai z pergeseran merah dari kedua kandidat ini sama-sama lebih besar dari 6, dan konsisten dengan karakteristik spektral jenis benda langit ini. Sumber-sumber ini diprediksi memiliki kelebihan emisi inframerah yang signifikan jika dibandingkan dengan sumber lain pada pergeseran merah yang lebih tinggi. Pengamatan di masa mendatang akan menjadi kunci untuk menentukan sifat-sifat kandidat lubang hitam ini.
Perbedaan dari lubang hitam lainnya
Perlu dicatat bahwa lubang hitam primordial terbentuk karena penurunan energi secara langsung dan tiba-tiba, materi terionisasi, atau keduanya, sedangkan lubang hitam keruntuhan langsung terbentuk karena keruntuhan langsung awan gas yang padat dan besar. Lebih jauh lagi, lubang hitam yang terbentuk oleh bintang-bintang generasi ketiga yang berpopulasi tidak tergolong lubang hitam keruntuhan "langsung".
Penemuan lubang hitam keruntuhan vertikal tidak diragukan lagi memberikan perspektif baru untuk mempelajari struktur galaksi dan pembentukan lubang hitam di alam semesta awal, yang akan mengarah pada pemikiran yang lebih mendalam: Hal-hal tak dikenal apa lagi yang tersembunyi di alam semesta selama pembentukan lubang hitam keruntuhan vertikal? Bagaimana cara memecahkan misteri tersebut?Keberadaan lubang hitam keruntuhan vertikal tidak hanya menjelaskan pembentukan lubang hitam di alam semesta awal, tetapi juga mempertanyakan pemahaman kita tentang evolusi alam semesta.
