JWST Temukan Objek Aneh yang ‘Melanggar Aturan’ — Kunci Misteri Lubang Hitam Purba

Sejak James Webb Space Telescope (JWST) mulai beroperasi, ada satu pertanyaan yang terus menghantui para astronom: apa itu “little red dots”?

Ratusan objek kecil, redup, dan berwarna merah muncul di tepi alam semesta yang teramati — semuanya berjarak sekitar 12 miliar tahun cahaya dari Bumi. Artinya, kita melihat mereka sebagaimana adanya ketika alam semesta masih berusia sangat muda, baru sekitar 1,8 miliar tahun. Sejak awal, para ilmuwan tidak bisa sepakat tentang identitas mereka. Sekarang, satu objek yang “berbeda dari yang lain” mungkin akhirnya memberikan jawabannya.

Apa Itu “Little Red Dots”?

Teori paling dominan menyebut bahwa “little red dots” (LRD) sebenarnya adalah lubang hitam supermasif yang sedang melahap material dalam jumlah besar, tapi terbungkus rapat oleh awan gas tebal. Gas itu menutupi semua tanda yang biasanya digunakan astronom untuk mengidentifikasi lubang hitam — termasuk sinar-X dan cahaya ultraviolet terang.

Lubang hitam supermasif yang sedang “makan” biasanya merupakan salah satu objek paling terang di alam semesta. Tapi LRD tidak memancarkan apapun. Spektrum mereka malah mirip permukaan bintang, bukan lubang hitam. Karena itulah para astronom menjuluki fenomena ini sebagai “black hole star” — lubang hitam yang menyamar jadi bintang.

Eksotis, membingungkan, dan keras kepala. Sampai sekarang.

Satu Objek yang “Melanggar Aturan”

Sebuah tim yang dipimpin Raphael Hviding dari Max Planck Institute for Astronomy, Jerman, telah menemukan sesuatu yang unik: sebuah objek yang terlihat persis seperti “little red dot” — kecil, merah, dan sangat kuno — tapi melakukan sesuatu yang tidak pernah dilakukan LRD lainnya.

Objek ini memancarkan sinar-X.

Objek bernama resmi 3DHST-AEGIS-12014 ini berada sekitar 11,8 miliar tahun cahaya dari Bumi. Dalam hampir semua hal, ia tampak seperti LRD biasa. Tapi satu perbedaan ini — pancaran sinar-X yang terdeteksi oleh NASA’s Chandra X-ray Observatory — bisa menjadi kunci yang selama ini dicari.

“Para astronom sudah mencoba mencari tahu apa itu little red dots selama beberapa tahun,” kata Raphael Hviding. “Objek sinar-X tunggal ini mungkin — boleh dibilang — adalah hal yang memungkinkan kita menghubungkan semua titik.”

“Lubang Hitam yang Terbebas dari Kepompong”

Tim peneliti meyakini bahwa apa yang mereka saksikan adalah fasa transisi — sebuah momen langka ketika “little red dot” sedang berubah menjadi lubang hitam supermasif biasa.

Begini prosesnya: saat lubang hitam melahap awan gas di sekitarnya, celah-celah mulai muncul di awan itu. Sinar-X dari material yang jatuh ke lubang hitam menembus celah tersebut dan lolos ke luar angkasa — terdeteksi oleh Chandra sebagai sinyal yang berkedip-kedip (flickering). Seiring waktu, seluruh gas akan habis dikonsumsi, “little red dot” berhenti ada, dan yang tersisa adalah lubang hitam supermasif yang terbuka sepenuhnya — jenis yang sudah biasa dipelajari astronom selama puluhan tahun.

Sinyal sinar-X yang berkedip ini mendukung gagasan bahwa lubang hitam memang terhalang sebagian. Saat awan gas berotasi, area dengan kepadatan berbeda bergerak melintasi lubang hitam, menyebabkan perubahan kecerahan sinar-X yang teramati.

“Jika kita bisa mengonfirmasi bahwa ‘X-ray dot’ ini adalah little red dot dalam transisi, ini bukan hanya akan menjadi yang pertama dari jenisnya, tapi kita mungkin sedang melihat ke dalam jantung little red dot untuk pertama kalinya,” kata Hanpu Liu dari Princeton University. “Kita juga akan memiliki bukti terkuat bahwa pertumbuhan lubang hitam supermasif berada di pusat dari beberapa — jika bukan semua — populasi little red dots.”

Data yang Sudah Ada 10 Tahun, Tak Disadari

Bagian paling mengejutkan dari temuan ini? Data Chandra yang mengungkap semuanya sudah ada di arsip selama lebih dari satu dekade.

Sinyal sinar-X itu ada di sana sepanjang waktu, tersembunyi dalam data survei Chandra yang tidak dianggap istimewa. Butuh JWST — yang menunjuk ke area langit yang sama dengan “mata baru” — untuk mengungkap apa yang selama ini bersembunyi di depan mata.

“X-ray dot ini sudah ada di data survei Chandra kami selama lebih dari sepuluh tahun, tapi kami tidak tahu betapa luar biasanya sebelum Webb datang untuk mengamati area itu,” kata Andy Goulding dari Princeton. “Ini adalah contoh kuat kolaborasi antara dua observatorium besar.”

Temuan ini adalah bukti nyata bagaimana dua observatorium NASA — JWST dan Chandra — saling melengkapi. Webb mengidentifikasi dan mengkarakterisasi objek dengan cahaya inframerah, sementara Chandra menangkap emisi sinar-X berenergi tinggi yang tak terlihat oleh teleskop lain.

Mengapa Temuan Ini Penting?

Jika dikonfirmasi, “X-ray dot” ini akan menjadi bukti terkuat bahwa “little red dots” memang lubang hitam supermasif yang sedang tumbuh — bukan objek eksotis lainnya. Ini akan memecahkan salah satu misteri paling membingungkan di era JWST dan memberi kita pemahaman baru tentang bagaimana lubang hitam supermasif terbentuk di alam semesta awal.

Pertanyaan besar berikutnya: berapa banyak LRD lain yang sebenarnya memancarkan sinar-X tapi terlalu redup untuk terdeteksi? Dan seberapa umum fasa transisi ini dalam evolusi lubang hitam?

Ada juga kemungkinan alternatif: objek ini mungkin adalah lubang hitam supermasif biasa yang terbungkus jenis debu eksotis yang belum pernah dilihat astronom sebelumnya. Observasi masa depan diharapkan bisa menjawab pertanyaan ini.

Alternatif Teori yang Masih Mungkin

Meski penjelasan transisi adalah yang paling masuk akal, para ilmuwan masih terbuka terhadap kemungkinan lain. Salah satu hipotesis alternatif menyebut bahwa X-ray dot ini sebenarnya adalah lubang hitam supermasif biasa yang sedang tumbuh, tapi tersembunyi di balik jenis debu eksotis yang belum pernah dikatalogkan astronom sebelumnya.

Debu semacam ini bisa memancarkan sinar-X dengan cara yang berbeda dari skenario “kepompong gas” yang diajukan tim Hviding. Bedanya, dalam skenario debu eksotis, tidak ada proses transisi — lubang hitam ini memang sudah terbuka sejak awal, hanya saja terhalang oleh materi yang sifatnya belum kita pahami.

Observasi masa depan yang direncanakan tim akan membantu membedakan antara kedua teori ini. Jika sinyal sinar-X terus menunjukkan pola flickering yang konsisten dengan rotasi awan gas, teori transisi akan semakin menguat. Sebaliknya, jika emisi sinar-X stabil dan konstan, hipotesis debu eksotis mungkin perlu dipertimbangkan lebih serius.

Apa Selanjutnya untuk Riset “Little Red Dots”?

Temuan ini membuka pintu lebar-lebar untuk penelitian lanjutan. Dengan JWST masih aktif dan Chandra terus beroperasi, para astronom kini tahu apa yang harus dicari: objek yang terlihat seperti LRD tapi memancarkan sinar-X.

Beberapa pertanyaan besar masih menunggu jawaban:

• Berapa banyak X-ray dot lain yang tersembunyi di data arsip Chandra?
• Apakah semua LRD akan melewati fasa transisi ini, atau hanya sebagian?
• Bagaimana proses ini berkontribusi pada pembentukan lubang hitam supermasif di alam semesta awal?

Hasil penelitian ini telah diterbitkan di The Astrophysical Journal Letters. Kolaborasi antara tim dari Max Planck Institute for Astronomy, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, dan Princeton University ini menunjukkan bahwa alam semesta masih punya banyak kejutan — bahkan di data yang sudah ada di depan mata kita selama satu dekade.