Misteri Lubang Hitam Supermasif di Awal Semesta, Benarkah Terbentuk Berkat Materi Gelap?

SEJAK mulai mengirimkan data ke Bumi pada musim panas 2022, Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) telah menyuguhkan teka-teki besar bagi para ilmuwan. JWST menemukan keberadaan lubang hitam supermasif yang sudah eksis hanya 500 juta tahun setelah Big Bang.

Temuan ini menjadi masalah serius dalam dunia astrofisika. Secara teori, proses penggabungan dan "pemberian makan" yang dibutuhkan lubang hitam untuk mencapai massa jutaan hingga miliaran kali lipat massa matahari seharusnya memakan waktu setidaknya 1 miliar tahun.

Kini, tim peneliti dari University of California, Riverside (UCR), menawarkan teori baru, raksasa kosmik ini tumbuh lebih cepat dari waktunya berkat bantuan energi dari peluruhan materi gelap.

Baca juga : JWST Ungkap Bukti Awal 'Bintang Monster' Mirip Dinosaurus di Alam Semesta Purba

Mekanisme "Runtuhan Langsung"

Salah satu mekanisme yang diduga memicu pertumbuhan cepat lubang hitam adalah runtuhan langsung (direct collapse) dari awan gas dan debu raksasa. Proses ini memungkinkan terbentuknya "benih" lubang hitam secara instan tanpa harus menunggu siklus hidup bintang masif berakhir.

Namun, proses ini membutuhkan sumber energi yang konstan untuk memanaskan awan materi tersebut. Energi dari bintang-bintang di sekitarnya dianggap terlalu langka untuk menjelaskan banyaknya lubang hitam purba yang ditemukan JWST. Di sinilah materi gelap memainkan perannya.

"Studi kami menunjukkan bahwa peluruhan materi gelap dapat secara mendalam membentuk kembali evolusi bintang dan galaksi pertama, dengan efek yang tersebar luas di seluruh alam semesta," ujar ketua tim peneliti, Yash Aggarwal, dalam sebuah pernyataan resmi.

Baca juga : Ilmuwan Ciptakan Simulasi Kosmologis Terbesar, Terobosan Baru ke Alam Semesta

Ia menambahkan bahwa dengan kemampuan JWST mengungkap lebih banyak lubang hitam di semesta awal, mekanisme ini dapat membantu menjembatani celah antara teori dan observasi.

Energi dari Materi Misterius

Materi gelap mencakup sekitar 85% dari total materi di kosmos, namun tetap misterius karena tidak berinteraksi dengan cahaya. Beberapa teori menyebutkan bahwa partikel materi gelap dapat meluruh menjadi partikel yang lebih kecil dan melepaskan sedikit energi.

Rekan peneliti Aggarwal, Flip Tanedo, menjelaskan bahwa energi yang dibutuhkan untuk "memperkuat" awan gas purba sebenarnya sangat kecil, setara dengan satu per miliar triliun energi dari satu baterai AA. Peluruhan materi gelap dianggap mampu menyediakan energi tersebut secara tepat.

"Galaksi pertama pada dasarnya adalah bola gas hidrogen murni yang kimianya sangat sensitif terhadap injeksi energi skala atom," kata Tanedo. "Sinyal dari 'detektor' ini mungkin adalah lubang hitam supermasif yang kita lihat hari ini."

Melalui kolaborasi lintas disiplin antara fisikawan partikel dan kosmolog, tim ini berhasil memetakan rentang massa hipotesis partikel materi gelap yang mampu memicu pembentukan lubang hitam tersebut. Hasil penelitian ini telah diterbitkan dalam Journal of Cosmology and Astroparticle Physics pada Selasa (14/4). (Space/Z-2)