JWST Temukan Lubang Hitam dan Galaksi Kuno yang Menentang Teori Kosmik

Teleskop Luar Angkasa James Webb telah mengungkap ratusan 'titik merah kecil' yang membingungkan, yang mulai muncul sekitar 650 juta tahun setelah Big Bang, menantang pemahaman para astronom tentang alam semesta awal. Objek-objek ini, yang belum pernah terlihat sebelum teleskop beroperasi pada tahun 2022, merupakan salah satu dari beberapa misteri, termasuk lubang hitam yang tampaknya terlalu besar untuk usianya dan galaksi kuno yang menentang teori evolusi kosmik yang sudah mapan.

Astrofisikawan Charlotte Mason dari Cosmic Dawn Center di Kopenhagen menganalisis spektrum cahaya dari salah satu titik merah kecil. Jika objek-objek tersebut adalah lubang hitam yang diselimuti awan gas padat, sebagian cahaya seharusnya berubah saat melewati gas, tetapi analisis timnya tidak menunjukkan hal ini. Mason kini menduga gas tersebut mungkin menggumpal, dengan lubang yang memungkinkan cahaya lolos, yang bisa lebih sesuai dengan pengamatan.

Lubang hitam yang ditemukan JWST di alam semesta awal memiliki massa hingga satu miliar kali massa matahari, menjadi tantangan besar bagi para ahli teori. "Untuk membuatnya sebesar itu dengan cepat, Anda harus melakukan berbagai akrobat," kata Jenny Greene, astrofisikawan di Universitas Princeton. Keruntuhan bintang standar akan menghasilkan lubang hitam benih sekitar 100 massa matahari, tetapi mencapai satu miliar massa matahari dengan cepat membutuhkan 'pemberian paksa' melampaui batas Eddington. Simulasi terbaru menunjukkan bahwa akresi super-Eddington dapat terjadi jika piringan akresi menggelembung, memungkinkan gas mengalir masuk dengan laju luar biasa. Pada tahun 2024, JWST mengamati lubang hitam dari sekitar 1,5 miliar tahun setelah Big Bang yang melakukan akresi 40 kali batas Eddington.

Titik merah kecil lainnya, yang berasal dari sekitar 750 juta tahun setelah Big Bang dan terlihat melalui pelensaan gravitasi oleh gugus galaksi di depannya, diidentifikasi sebagai lubang hitam supermasif 'telanjang' dengan massa sekitar 50 juta massa matahari. Tanpa bintang-bintang di sekitarnya yang dapat diamati, objek ini mungkin terbentuk melalui keruntuhan langsung awan gas, bukan dari benih bintang.

Galaksi-galaksi awal juga ternyata sangat terang. Rachel Somerville, ilmuwan peneliti senior di Flatiron Institute, mempresentasikan simulasi baru pada pertemuan di Helsingør, Denmark, pada April 2026. Ia menjelaskan bahwa pembentukan bintang meningkat secara signifikan sekitar 420 juta tahun setelah Big Bang, dan pada 550 juta tahun muncul 'galaksi yang bagus'. Galaksi paling kuno yang ditemukan JWST hanya berusia 280 juta tahun setelah Big Bang. Penjelasan yang diajukan untuk kecerlangan ini termasuk pembentukan bintang yang lebih efisien, ledakan periodik, atau penciptaan bintang yang sangat masif.

Instrumen Inframerah Menengah JWST telah mengungkap bahwa galaksi awal sangat beragam. Beberapa tampaknya telah membersihkan gas dan debu, hanya menunjukkan bintang telanjang, sementara yang lain tetap kaya gas. Kelebihan nitrogen di galaksi tertentu menunjukkan adanya banyak bintang yang sangat masif yang meledak sebagai supernova, menyebarkan unsur tersebut ke galaksi.

Pengamatan semacam itu terkait dengan era reionisasi, ketika radiasi dari galaksi dan lubang hitam pertama mengionisasi hidrogen netral, mengakhiri zaman kegelapan kosmik. Bintang-bintang pertama, yang dianggap ratusan atau ribuan kali lebih masif daripada matahari, menempa unsur-unsur berat dan menyebarkannya melalui supernova. "Kita sedang melihat kembali apa yang menciptakan kita," kata Lise Christensen, astrofisikawan di Cosmic Dawn Center.