Sebuah lubang hitam supermasif di alam semesta muda tertangkap sedang tumbuh 13 kali lebih cepat dari batas teoritis, namun tetap memancarkan sinar-X dan gelombang radio terang.
Perilaku ekstrem ini menantang model pertumbuhan lubang hitam dan membuka bab baru tentang bagaimana raksasa kosmis ini membesar begitu cepat.
Lubang hitam supermasif biasanya digambarkan sebagai pemangsa tenang di pusat galaksi: tak terlihat, tetapi perlahan melahap gas dan debu di sekitarnya selama miliaran tahun. Namun, sebuah tim astronom internasional baru saja menemukan satu yang sama sekali tidak tenang. Di alam semesta yang masih sangat muda, ketika usianya kurang dari 1,5 miliar tahun, lubang hitam supermasif ini tampak sedang “makan besar” dengan laju yang jauh di atas batas teoritis, sambil bersinar terang di sinar-X dan gelombang radio.
Temuan ini diperoleh dengan menggunakan Teleskop Subaru di Hawaii, yang mengamati gerak gas di sekitar lubang hitam tersebut. Dari cara gas berputar dan tersedot ke pusat, para peneliti menghitung bahwa laju aliran massa ke lubang hitam ini mencapai sekitar 13 kali Batas Eddington, batas alamiah yang selama ini dipakai sebagai “batas kecepatan” pertumbuhan lubang hitam.
Secara sederhana, Batas Eddington muncul karena keseimbangan antara tarikan gravitasi ke dalam dan tekanan radiasi ke luar. Ketika gas jatuh menuju lubang hitam, gas ini memanas dan memancarkan cahaya, termasuk sinar-X. Cahaya membawa momentum, sehingga mendorong kembali gas di belakangnya. Jika aliran gas terlalu cepat, tekanan radiasi akan cukup kuat untuk menghambat bahkan mendorong gas menjauh, sehingga laju masuknya gas terbatasi. Inilah yang membuat lubang hitam tidak bisa tumbuh sembarangan cepat dalam jangka panjang.
Namun, alam semesta rupanya tidak selalu patuh pada batas ini. Peristiwa ketika laju akresi melampaui Batas Eddington dikenal sebagai akresi super-Eddington. Kondisi ini dianggap penting untuk menjelaskan mengapa lubang hitam supermasif dengan massa miliaran kali massa Matahari sudah ditemukan saat alam semesta baru berumur ratusan juta tahun. Tanpa fase pertumbuhan sangat cepat seperti ini, sulit menjelaskan bagaimana lubang hitam semuda itu bisa begitu besar.
Yang membuat objek baru ini lebih menarik lagi adalah kombinasi sifatnya. Dalam model yang selama ini digunakan, akresi super-Eddington akan mengubah struktur aliran gas di sekitar lubang hitam. Aliran menjadi lebih tebal dan “terselubung”, sehingga sinar-X dari korona panas di dekat lubang hitam dan emisi radio dari jet biasanya melemah atau bahkan hampir menghilang. Singkatnya, ketika lubang hitam tumbuh sangat cepat, ia justru cenderung tampak “terbungkam” di sinar-X dan radio.
Tetapi pengamatan menunjukkan kebalikannya. Lubang hitam ini tidak hanya sedang tumbuh 13 kali Batas Eddington, ia juga memancarkan sinar-X terang yang menandakan adanya korona plasma sangat panas di dekat cakrawala peristiwa, dan gelombang radio kuat yang menandakan kehadiran jet — semburan materi berkecepatan tinggi yang ditembakkan dari wilayah sekitar lubang hitam.
Kombinasi pertumbuhan ekstrem dan emisi kuat di dua panjang gelombang ini jelas menantang model standar. Artinya, ada rincian fisika di zona terdalam sekitar lubang hitam yang belum sepenuhnya tertangkap oleh simulasi dan teori saat ini. Struktur korona, cara medan magnet mengatur aliran gas dan pembentukan jet, serta geometri piringan akresi di kondisi super-Eddington kemungkinan lebih rumit dari yang dibayangkan.
Para peneliti menduga bahwa apa yang terlihat ini adalah fase transisi yang sangat singkat dalam kehidupan lubang hitam. Mungkin saja ada “ledakan suplai” gas dari bagian dalam galaksi yang mendadak mengalir ke pusat, mendorong sistem melampaui Batas Eddington. Dalam waktu singkat itu, korona sinar-X dan jet radio yang sudah terbentuk sebelumnya masih tetap menyala, sementara struktur aliran gas belum sempat sepenuhnya beradaptasi dengan kondisi super-Eddington. Setelah beberapa waktu, sistem diperkirakan akan menata ulang dirinya dan kembali ke keadaan yang lebih “normal”, dengan laju akresi dan emisi yang lebih sejalan dengan model.
Jika benar, maka lubang hitam ini ibarat tertangkap kamera tepat saat sedang berganti gigi: dari fase pertumbuhan biasa ke fase tumbuh supercepat. Momen seperti ini diperkirakan sangat jarang dan berlangsung singkat dalam skala kosmik, sehingga tertangkapnya satu contoh di alam semesta muda menjadi peluang berharga untuk menguji teori.
Dari sudut pandang kosmologi, temuan ini memberi petunjuk penting tentang bagaimana lubang hitam raksasa di pusat galaksi bermassa miliaran Matahari bisa terbentuk hanya dalam beberapa ratus juta hingga satu miliar tahun setelah Big Bang. Jika fase akresi super-Eddington seperti ini bisa terjadi berulang kali, meskipun singkat, total pertambahan massa yang dikumpulkan selama serangkaian “ledakan makan” dapat mempercepat pertumbuhan lubang hitam jauh melampaui yang diperkirakan dari laju akresi stabil di bawah Batas Eddington.
Ke depan, para astronom akan berusaha mencari lebih banyak objek serupa di berbagai jarak dan usia alam semesta. Dengan menggabungkan data optik, sinar-X, dan radio dari berbagai teleskop, mereka berharap bisa menyusun gambaran yang lebih utuh tentang kapan dan seberapa sering fase ekstrem ini terjadi. Setiap lubang hitam yang tertangkap dalam kondisi “ngebut” seperti ini akan menjadi titik data penting untuk menyempurnakan model pertumbuhan lubang hitam supermasif dan, pada akhirnya, memahami bagaimana pusat gelap galaksi galaksi besar di alam semesta lahir dan berkembang.
