Misteri Little Red Dots dan Lubang Hitam Raksasa di Awal Alam Semesta

Telset.id – Teleskop James Webb (JWST) kembali mengguncang dunia astrofisika dengan sederet penemuan yang menantang pemahaman manusia tentang alam semesta. Salah satu misteri terbesar yang muncul adalah keberadaan “little red dots” atau titik-titik merah kecil, objek aneh yang belum pernah terlihat sebelum teleskop ini beroperasi pada 2022.

Objek-objek ini mulai muncul dalam jumlah signifikan sekitar 650 juta tahun setelah Big Bang, bersama dengan lubang hitam yang tampak mustahil besar untuk usianya serta galaksi-galaksi kuno yang menentang teori-teori yang sudah mapan. Para ilmuwan kini tengah berupaya keras mengungkap tabir misteri ini melalui serangkaian teori baru yang menawarkan jawaban—namun mana yang mencerminkan realitas masih menjadi pertanyaan terbuka.

Little Red Dots: Lubang Hitam yang Terselubung Gas?

Salah satu teori terbaru yang menarik perhatian adalah kemungkinan bahwa little red dots merupakan lubang hitam yang terbungkus dalam gas tebal. Mason, astrofisikawan dari Cosmic Dawn Center di Kopenhagen, menyebut objek ini mungkin mewakili tipe objek yang sama sekali baru yang disebut black hole star, di mana selubung gas yang rapat memancarkan cahaya seperti atmosfer bintang.

Namun, analisis terbaru yang dilakukan Mason dan rekan-rekannya terhadap spektrum cahaya dari salah satu little red dots menunjukkan hasil yang tidak sesuai dengan model gas padat tersebut. Jika model ini benar, sebagian cahaya seharusnya berubah saat melewati gas—tetapi hal itu tidak terlihat. Para peneliti kini mencoba model baru dengan gas yang menggumpal untuk mendapatkan sinyal yang lebih mendekati hasil observasi.

Di seluruh dunia, para peneliti tengah menyusun potongan-potongan teka-teki dari gambaran kosmos kuno yang diungkap JWST untuk menciptakan gambaran yang lebih jelas tentang awal mula alam semesta kita.

Lubang Hitam Raksasa: Tantangan bagi Teori yang Ada

Kisah lubang hitam menjadi semakin rumit berkat JWST yang terus mendeteksi lubang hitam kuno yang terlalu besar untuk dijelaskan dengan teori yang sudah mapan. Beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang, alam semesta sudah menunjukkan keberadaan lubang hitam dengan massa miliaran matahari yang sedang tumbuh.

“Untuk membuat mereka sebesar itu dengan cepat, kamu harus melakukan senam,” kata Jenny Greene, astrofisikawan dari Princeton University. Para ilmuwan melihat dua faktor kunci yang memengaruhi ukuran lubang hitam: seberapa masif “benih” lubang hitam saat terbentuk, dan seberapa cepat benih tersebut tumbuh setelahnya.

Di alam semesta modern, lubang hitam terbentuk ketika inti bintang masif kehabisan bahan bakar dan runtuh. Bintang-bintang pertama yang cukup masif bisa meninggalkan benih lubang hitam hingga sekitar 100 kali massa matahari. Namun, mencapai massa miliaran matahari dalam waktu singkat membutuhkan proses “force-feed” yang ekstrem.

Para ilmuwan secara historis percaya ada batas keras untuk seberapa cepat lubang hitam bisa tumbuh, yang disebut batas Eddington. Namun, simulasi komputer terbaru menunjukkan kemungkinan adanya “jalan belakang”—jika piringan akresi mengembang dengan cara yang tepat, gas yang masuk bisa mengalahkan tekanan radiasi.

Beberapa peneliti meyakini gugusan bintang padat kuno mungkin menciptakan banyak benih lubang hitam yang kemudian bergabung dengan cepat. Teori lain menyebutkan lubang hitam supermasif tidak pernah dimulai sebagai bintang sama sekali, melainkan melalui mekanisme “direct collapse” yang membentuk benih sekitar 10.000 kali massa matahari.

Pada 2024, JWST melihat lubang hitam dari sekitar 1,5 miliar tahun setelah Big Bang yang melahap materi sekitar 40 kali batas Eddington. Penelitian lain menemukan objek yang diduga lubang hitam supermasif “telanjang” dengan perkiraan massa 50 juta kali matahari tanpa bintang yang mengelilinginya—menunjukkan kemungkinan terbentuk sebagai benih besar sebelum galaksi terbentuk.

“Jelas ada perbedaan dalam cara lubang hitam tumbuh yang belum kita pahami sepenuhnya,” kata Greene. “Bagi saya, hal paling menarik untuk dilakukan saat ini adalah mencoba memahami, secara fisik, apa yang berbeda?”

Galaksi Terang dan Simulasi Baru

Seperti lubang hitam awal yang tampak terlalu besar, banyak galaksi awal yang terdeteksi JWST tampak terlalu terang. Sekitar 200 juta tahun setelah Big Bang, alam semesta bayi berukuran kecil, padat, dan panas. Materi gelap berkumpul dalam gumpalan besar yang disebut halo, menarik gas hidrogen dan helium ke dalam filamen luas.

Para astronom mendeskripsikan waktu peristiwa ini dalam istilah redshift. “Tidak banyak yang terjadi sampai sekitar redshift 15 [270 juta tahun setelah Big Bang], dan kemudian banyak gas mulai mengalir masuk di sepanjang filamen ini,” kata Rachel Somerville, peneliti senior yang mempelajari pembentukan galaksi di Flatiron Institute New York.

Dalam pertemuan April 2026 di Helsingør, Denmark, lebih dari 100 peneliti dari seluruh dunia berkumpul untuk membahas teka-teki masa bayi alam semesta. Setelah beberapa tahun mempelajari objek-objek primitif ini, para teoris kini memiliki beberapa model untuk menjelaskan kecerahan dan kelimpahan galaksi awal.

Mungkin galaksi pertama mengonversi gas menjadi bintang lebih efisien dari perkiraan sebelumnya, atau mengalami ledakan pembentukan bintang berkala yang didorong kondisi turbulen. Banyak astrofisikawan meyakini kombinasi beberapa faktor ini berkontribusi pada perkembangan galaksi.

“Sejak Webb diluncurkan, sebenarnya ada kemajuan luar biasa dalam simulasi numerik,” kata Somerville. Instrumen Mid-Infrared (MIRI) milik JWST juga mengungkap bahwa galaksi awal tidak memiliki karakteristik yang sama seperti yang diasumsikan para ilmuwan.

“Kejutan utamanya adalah keragaman sifat galaksi yang kita lihat di epoch awal,” kata Hakim Atek, astrofisikawan dari Paris Institute of Astrophysics di Sorbonne University. “Kamu mengharapkan mereka terlihat sama.” Keragaman ini mungkin menjadi indikasi pembentukan bintang yang terjadi secara berurutan, saat galaksi bersiklus melalui periode penggabungan bintang yang meledak dan mengeluarkan awan gas.

Petunjuk lain datang dari kelompok galaksi dengan kelebihan nitrogen, yang menunjukkan keberadaan banyak bintang masif di alam semesta awal. Dalam simulasi, bintang masif ini menghasilkan kelebihan nitrogen sebelum meledak sebagai supernova dan menyebarkan elemen tersebut ke seluruh galaksi induknya.

Temuan-temuan ini sejalan dengan penemuan planet terdingin oleh teleskop yang sama, menunjukkan kemampuan JWST dalam mengamati objek-objek ekstrem di alam semesta.

Reionisasi dan Asal Usul Kehidupan

Begitu cahaya bintang menyala, alam semesta bertransformasi. Radiasi dari galaksi awal dan lubang hitam mengionisasi lautan gas hidrogen netral, mengukir gelembung-gelembung besar di tengah kabut kosmik. Periode ini disebut reionisasi, menandai akhir zaman kegelapan kosmik.

Bintang-bintang pertama, yang diyakini ratusan atau ribuan kali lebih masif dari matahari, bekerja keras membakar bahan bakar hidrogen dan helium mereka sebelum meledak dalam supernova dahsyat, menyemai alam semesta dengan elemen-elemen baru seperti karbon, nitrogen, oksigen, fosfor, dan besi—bahan penyusun planet dan kehidupan.

“Kami melihat kembali apa yang menciptakan kami,” kata Lise Christensen, astrofisikawan dari Cosmic Dawn Center. Dalam banyak hal, bintang-bintang pertama adalah ibu dari alam semesta.

Para ilmuwan yang mempelajari asal usul alam semesta justru merasa terpacu oleh penemuan-penemuan ini. Berbeda dengan Hamlet yang merenungkan keberadaan manusia sebagai “quintessence of dust”, para peneliti modern memahami bahwa kita sebenarnya terbuat dari elemen-elemen yang ditempa di bintang-bintang dan dilemparkan ke kehampaan sebagai gas dan debu.