Teleskop Webb Temukan Black Hole Star, Objek Baru di Alam Semesta

Telset.id – Teleskop James Webb milik NASA menemukan objek astronomi yang belum pernah terlihat sebelumnya. Dua tim astronom yang dipimpin Anna de Graaff dari Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, Jerman, dan Rohan Naidu dari University of Hawai’i secara bersamaan mengumumkan observasi terhadap sepasang “little red dots” yang berbeda dari semua yang pernah diamati. Kedua tim mengusulkan bahwa mereka sedang melihat objek astronomi baru: gumpalan hidrogen terbalik yang bersinar seterang miliaran matahari sambil menyembunyikan lubang hitam jauh di intinya. Mereka menyebutnya “black hole star”.

Temuan ini menjadi penting karena menantang pemahaman sebelumnya tentang little red dots, objek mungil yang hanya selebar satu piksel namun muncul di hampir setiap gambar yang diambil Webb. Sejak 2023, para astronom terus mengarahkan Teleskop Webb ke little red dots untuk menggali informasi dari titik cahaya tersebut. Awalnya, peneliti mengira objek itu mirip galaksi. Belakangan, mereka menyimpulkan little red dots lebih menyerupai lubang hitam supermasif yang berada di jantung sebagian besar galaksi.

Menurut de Graaff, tidak ada objek lain yang menyerupai sumber cahaya ini. “Dari semua jutaan observasi yang kami ambil dengan teleskop berbasis darat, tidak ada yang terlihat seperti sumber-sumber ini,” ujarnya seperti dikutip dari laporan Quanta Magazine. Pernyataan itu menegaskan bahwa objek tersebut benar-benar berbeda dari apa pun yang pernah tercatat dalam pengamatan astronomi sebelumnya.

Spektrum Ungkap Sifat Misterius Little Red Dots

Dua survei menjadi kunci penemuan ini, yakni Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (Rubies) yang dipimpin de Graaff dan Mirage or Miracle (MOM) yang dipimpin bersama oleh Naidu. Keduanya mengarahkan Teleskop Webb ke objek-objek jauh, termasuk little red dots, selama berjam-jam. Mereka mencatat secara tepat warna cahaya yang datang dari setiap titik dan seberapa terang warna tersebut. Rincian warna yang dikenal sebagai spektrum ini memberikan cerita jauh lebih detail dibanding observasi awal.

Temuan mengejutkan dari spektrum little red dots adalah warna hidrogen yang tersebar di berbagai nuansa. Biasanya, efek semacam itu berarti pengamat melihat langsung lubang hitam yang terbuka. Lubang hitam memutar awan hidrogen di sekitarnya dengan kecepatan tinggi, dan awan tersebut memancarkan warna berbeda tergantung kecepatannya. Efek totalnya, alih-alih hanya melihat satu warna hidrogen, terlihat rentang warna yang disebut broad line. Semakin lebar rentangnya, semakin cepat awan hidrogen tercepat bergerak dan semakin besar massa lubang hitam.

Banyak astronom menyimpulkan bahwa lubang hitam besar memenuhi alam semesta dan menenggelamkan cahaya bintang di galaksi induknya. Namun, objek ini tetap terasa aneh. Sebagian besar lubang hitam supermasif berkedip saat menelan aliran gas di sekitarnya dan memancarkan sinar-X kuat ke seluruh alam semesta. Sebagian besar little red dots tampaknya tidak melakukan keduanya. Para astronom tidak terlalu mempermasalahkannya karena mereka memperkirakan akan melihat keanehan selama periode kekacauan alam semesta awal.

Yang membuat dua little red dots terbaru istimewa adalah tingkat kemerahannya. Teleskop Webb hampir tidak menangkap cahaya pada nuansa biru dari spektrumnya. Pada nuansa merah tertentu, warna tiba-tiba menjadi jauh lebih terang. Fitur yang dikenal sebagai Balmer break ini biasanya terlihat saat mengamati bola panas gas hidrogen, umumnya pada jenis bintang tertentu atau galaksi yang tersusun dari banyak bintang. Di inti bintang, fusi nuklir memompa panas dan cahaya yang perlahan menyaring ke permukaan, tempat atom hidrogen dapat terenergikan dengan cara yang memblokir cahaya biru dan hanya meloloskan cahaya lebih merah.

Namun, little red dots baru ini tidak mungkin benar-benar bintang karena terlalu terang. Objek itu juga tidak tampak seperti lubang hitam. Lubang hitam memiliki aneka struktur cincin dengan suhu berbeda dan biasanya tidak menghasilkan Balmer break atau kurva merah berbentuk punuk yang menandakan permukaan bintang bersuhu seragam sekitar 5.000 Kelvin. Naidu dan de Graaff menyimpulkan bahwa mereka melihat contoh pertama dari sesuatu yang menggabungkan kekuatan lubang hitam dengan penampilan luar sebuah bintang, yakni black hole star.

Bagaimana Black Hole Star Bekerja

Dari luar, black hole star akan tampak sebagai aglomerasi besar gas hidrogen. Jika Matahari digantikan oleh black hole star, objek itu akan membentang dua belas kali lebih jauh dari orbit Pluto. Menuju tepinya, bintang tersebut akan mendidih secara tidak stabil, mengelupas lapisan luar, dan melontarkan massa secara eksplosif. “Ini akan menjadi sistem yang sangat berantakan di mana materi terlontar dan jatuh kembali,” kata de Graaff. “Saya tidak ingin terlalu dekat.”

Jauh di pusatnya, tak terlihat dari dunia luar, bintang tersebut ditenagai oleh lubang hitam. Lubang hitam menarik gas di sekitarnya, memanaskannya secara dramatis, dan mendorong cahaya serta energi ke luar yang menjaga lapisan luar hidrogen agar tidak runtuh ke dalam. Dengan cara ini, lubang hitam menjadi “mesin” bintang, analog dengan inti bintang kita yang ditenagai fusi. Materi yang berputar di sekitar lubang hitam memancarkan rentang warna yang perlahan bergerak menuju permukaan, dan hidrogen di dekat permukaan menghentikan cahaya lebih biru sambil meloloskan cahaya lebih merah.

Hasil akhirnya adalah permukaan bergas yang bersinar seterang lubang hitam yang lebih terbuka, tetapi dengan Balmer break dan punuk merah halus khas bintang bersuhu 5.000 Kelvin. Sebagai bonus, “kepompong” gas itu juga akan memblokir sinar-X dan gasnya tidak akan banyak berkedip, yang menjelaskan dua misteri seputar little red dots lainnya. Mengenai broad lines yang diduga disebabkan hidrogen berputar cepat di sekitar lubang hitam, kelompok peneliti lain yang menyertakan Vadim Rusakov dari University of Manchester menawarkan penjelasan berbeda. Mereka menduga sebagian besar sebaran warna hidrogen berasal dari cahaya yang tersebar oleh elektron, bukan dari gas yang berotasi.

Ketiga tim, yakni tim de Graaff, Naidu, dan Rusakov, memposting temuan mereka pada 20 Maret 2025, yang oleh sebagian peneliti disebut sebagai “black hole star date”. Black hole star bisa merepresentasikan tahap baru dalam perkembangan lubang hitam supermasif. Pertama, lubang hitam terbentuk di pusat cangkang hidrogen bersama galaksi bayi berisi bintang normal di sekitarnya. Seiring waktu, lubang hitam itu memakan jalan keluar dari kepompongnya, menambah massa saat membersihkan gas hidrogen. “Kita sedang melihat benihnya,” kata Naidu. “Ini adalah kelahiran dari potensi setiap lubang hitam masif di alam semesta.”

Namun, tidak semua astronom sepakat dengan interpretasi berani ini. Roberto Maiolino dari University of Cambridge menilai data yang ada memang menarik, tetapi ia lebih ragu terhadap interpretasinya. Untuk setiap poin yang mendukung black hole star, Maiolino menyiapkan bantahan cepat. Kurangnya kedipan bisa dijelaskan karena lubang hitam di alam semesta awal memiliki pasokan makanan lebih stabil sehingga makan lebih rapi. Kurangnya sinar-X bisa terjadi karena lubang hitam galaksi standar dikelilingi donat tebal gas dan debu yang memblokir sebagian besar sinar-X. Maiolino dan kolaboratornya, Piero Madau dari University of California, Santa Cruz, berargumen bahwa kemerahan titik-titik itu terutama berasal dari sudut pandang pengamatan.

Perdebatan ini masih berlangsung hingga 2026. Dale Kocevski, astrofisikawan di Colby College, mengenang saat memimpin diskusi tentang little red dots pada konferensi April 2026 di Aspen, Colorado. Ia memulai dengan merangkum ide yang ia harap tidak kontroversial tentang jejak cahaya biru objek tersebut. “Kelompok itu langsung terlibat argumen, dan kami bahkan tidak bisa melewati poin pertama,” ujarnya. Anna-Christina Eilers, astrofisikawan di Massachusetts Institute of Technology yang mempelajari little red dots, mengakui bidang ini telah sangat terpolarisasi.

Mauro Giavalisco dari University of Massachusetts, Amherst, menilai pada tahap ini kedua teori, baik lubang hitam maupun black hole star, sama-sama bisa cocok dengan apa yang telah dilihat Teleskop Webb. “Saya tidak berpikir ada alasan kuat untuk memilih salah satu,” katanya. Untuk menguji interpretasi mereka, para astronom membutuhkan gambaran lebih jelas tentang bagaimana black hole star mungkin terbentuk dan seperti apa penampakannya. Begelman telah mengusulkan keberadaan quasi-star pada 2006 bersama Marta Volonteri dan Martin Rees untuk menjelaskan observasi lubang hitam yang tampak terlalu masif. Pada 2025, Begelman dan kolaboratornya Jason Dexter menerapkan model quasi-star pada little red dots dan memperkirakan quasi-star dapat terbentuk cepat dalam beberapa juta tahun sebelum menetap ke bentuk lebih matang yang tampak seperti little red dots.

Pada 2026, Giavalisco bersama tim mengembangkan model quasi-star sebagai asal black hole star. Ia mencontohkan Matahari yang melakukan trik serupa, menyembunyikan fusi eksplosifnya dalam skala jauh lebih kecil. “Kita memiliki miliaran dan miliaran bom hidrogen yang meledak setiap detik, namun kita tidak melihat satu pun,” ujarnya. Model quasi-star baru mereka bahkan lebih cocok dengan spektrum objek de Graaff dan Naidu dibanding model awal. Sementara itu, Kocevski dan kolaboratornya dalam sensus Agustus 2026 terhadap titik merah dan biru menemukan bahwa saat alam semesta mendekati usia 2 miliar hingga 3 miliar tahun, little red dots tampak menghilang. Ini menjadi bukti awal bahwa little red dots, sebagai black hole star, mungkin memang fase mirip pubertas bagi banyak lubang hitam supermasif.

Dalam analisis lain yang diposting 8 September, Naidu, de Graaff, Eilers, dan kolaborator menguji berbagai teknik untuk menyimpulkan massa “benih” lubang hitam di dalam black hole star. Lubang hitam tersembunyi itu tampak jauh lebih kecil massanya dibanding lubang hitam standar yang terbuka. Para ilmuwan mengusulkan bahwa Teleskop Webb sedang menangkap black hole star supermasif, hingga 1 juta kali massa Matahari, dalam proses mengerami lubang hitam besar pertama di alam semesta. Kocevski sendiri menduga alam semesta adalah tempat yang berantakan dan sebagian little red dots benar-benar semirip bintang seperti argumen kubu black hole star, sementara yang lain lebih mirip lubang hitam standar. “Saya punya firasat bahwa kami berdua benar,” katanya.