Lubang Hitam Super-Masif (SMBH) sukar untuk dijelaskan. Singulariti yang besar ini dianggap berada di tengah-tengah setiap galaksi besar (Bima Sakti kita mempunyai satu) tetapi kehadirannya di sana kadangkala tidak dapat dijelaskan dengan mudah. Setahu kita, lubang hitam terbentuk apabila bintang gergasi runtuh. Tetapi penjelasan itu tidak sesuai dengan semua bukti.
Teori keruntuhan bintang berfungsi dengan baik untuk menerangkan kebanyakan lubang hitam. Dalam teori itu, bintang sekurang-kurangnya lima kali lebih besar daripada Matahari kita mula kehabisan bahan api menjelang akhir hayatnya. Oleh kerana tekanan luar pelakuran nuklear bintang adalah apa yang menyokongnya menentang graviti masuk dari jisimnya sendiri, sesuatu harus diberikan apabila bahan api kehabisan.
Bintang itu mengalami letupan hypernova, kemudian runtuh pada dirinya sendiri. Apa yang tinggal ialah lubang hitam. Ahli astrofizik berpendapat bahawa SMBH bermula dengan cara ini, dan berkembang menjadi saiz yang sangat besar dengan pada dasarnya 'memberi makan' pada perkara lain. Mereka membengkak dalam saiz, dan duduk di tengah-tengah graviti mereka seperti labah-labah yang menggemukkan di tengah-tengah sarangnya.
Masalah dengan penjelasan itu ialah ia mengambil masa yang lama untuk berlaku.
Tanggapan artis ini menunjukkan persekitaran lubang hitam supermasif, tipikal yang terdapat di tengah-tengah banyak galaksi. Lubang hitam itu sendiri dikelilingi oleh cakera pertambahan cemerlang daripada bahan yang sangat panas, jatuh dan, lebih jauh, torus berdebu. Selalunya terdapat jet bahan berkelajuan tinggi yang dikeluarkan di kutub lubang hitam yang boleh memanjangkan jarak yang jauh ke angkasa. Kredit Imej: Oleh ESO/L. Calçada – tapak web ESO, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=39626793
Di luar sana di Alam Semesta, saintis telah memerhati SMBH yang purba. Pada bulan Mac tahun ini sekumpulan ahli astronomi mengumumkan penemuan itu daripada 83 SMBH yang begitu kuno mereka menentang pemahaman kami. Pada tahun 2017 ahli astronomi ditemui lubang hitam jisim suria 800 juta yang terbentuk sepenuhnya hanya 690 juta tahun selepas Letupan Besar. Mereka wujud pada zaman awal Alam Semesta, sebelum ada masa untuk berkembang menjadi bentuk yang sangat besar.
Kebanyakan SMBH ini berbilion kali lebih besar daripada Matahari. Mereka berada pada anjakan merah yang begitu tinggi, yang pastinya telah terbentuk dalam 800 juta tahun pertama selepas Big Bang. Tetapi itu tidak cukup masa untuk model runtuh bintang untuk menerangkannya. Persoalan yang dihadapi ahli astrofizik ialah, bagaimana lubang hitam itu menjadi begitu besar dalam masa yang singkat?
Sepasang penyelidik di Universiti Barat di Ontario, Kanada, berpendapat mereka telah mengetahuinya. Mereka mempunyai teori baharu yang dipanggil 'keruntuhan langsung' yang menerangkan SMBH yang sangat purba ini.
Kertas kerja mereka bertajuk “ Fungsi Jisim Lubang Hitam Supermasif dalam Senario Runtuh Terus ” dan diterbitkan dalam Surat Jurnal Astrofizik . Pengarangnya ialah Shantanu Basu dan Arpan Das. Basu ialah pakar yang diiktiraf dalam peringkat awal pembentukan bintang dan evolusi cakera protoplanet. Dia juga seorang profesor astronomi di Universiti Barat. Das juga dari Jabatan Fizik dan Astronomi Barat.
SMBH dalam imej Teleskop Subaru ini adalah 13.05 bilion tahun cahaya dari Bumi. SMBH purba ini telah mencabar pemahaman kita tentang cara lubang hitam terbentuk. Kredit Imej: Balai Cerap Astronomi Negara Jepun (NAOJ).
Teori keruntuhan langsung mereka mengatakan bahawa lubang hitam super-masif purba terbentuk dengan sangat cepat dalam tempoh masa yang sangat singkat. Kemudian tiba-tiba, mereka berhenti berkembang. Mereka membangunkan model matematik baharu untuk menerangkan lubang hitam purba yang terbentuk dengan cepat ini. Mereka mengatakan bahawa Had Eddington , yang merupakan keseimbangan antara daya sinaran luar bintang dan daya graviti masuk, memainkan peranan.
Dalam lubang hitam runtuh langsung ini, Had Eddington mengawal pertumbuhan jisim, dan para penyelidik mengatakan bahawa lubang hitam purba ini bahkan boleh melebihi had itu dengan jumlah yang kecil, dalam apa yang mereka panggil pertambahan super-Eddington. Kemudian, disebabkan sinaran yang dihasilkan oleh bintang lain dan lubang hitam, pengeluaran mereka terhenti.
'Lubang hitam supermasif hanya mempunyai tempoh masa yang singkat di mana ia dapat berkembang dengan pantas dan kemudian pada satu ketika, kerana semua sinaran di alam semesta yang dicipta oleh lubang hitam dan bintang lain, pengeluarannya terhenti,' jelas Basu dalam a kenyataan akhbar . 'Itulah senario keruntuhan langsung.'
'Ini adalah bukti pemerhatian tidak langsung bahawa lubang hitam berasal dari keruntuhan langsung dan bukan dari sisa-sisa bintang,' kata Basu.
Teori baru ini memberikan penjelasan yang berkesan untuk apa yang menjadi isu pelik dalam astronomi untuk beberapa waktu. Basu percaya bahawa keputusan baharu ini boleh digunakan dengan pemerhatian masa hadapan untuk membuat kesimpulan sejarah pembentukan lubang hitam yang sangat besar yang wujud pada masa yang sangat awal di alam semesta kita.
Sumber:
- Siaran Akhbar: Penyelidik menyinari asal-usul lubang hitam
- Kertas penyelidikan: Fungsi Jisim Lubang Hitam Supermasif dalam Senario Runtuh Terus
- Alam Semesta Hari Ini: Terlalu Besar, Terlalu Cepat. Lubang Hitam Raksasa Dilihat Sejurus Selepas Letupan Besar
- Universiti Princeton: Ahli astronomi menemui 83 lubang hitam supermasif di alam semesta awal
- Wikipedia: Eddington Luminosity (Had)