Lubang hitam satu bilion kali massa Matahari atau lebih terletak di tengah banyak galaksi, mendorong evolusi mereka. Walaupun biasa hari ini, bukti adanya lubang hitam supermasif yang ada sejak masa awal Alam Semesta, satu miliar tahun atau lebih setelah Big Bang, telah membingungkan para astronom selama bertahun-tahun.
Bagaimana raksasa-raksasa ini dapat berkembang begitu besar dalam jangka masa yang relatif singkat untuk mereka terbentuk? Satu kajian baru yang diketuai oleh Tal Alexander dari Weizmann Institute of Science dan Priyamvada Natarajn dari Universiti Yale, mungkin memberikan jalan penyelesaian.
Lubang hitam sering disalah anggap sebagai makhluk besar yang menyedut habuk dan gas dengan kadar yang sangat besar. Tetapi ini tidak jauh dari kebenaran (sebenarnya kata-kata "menghisap" dan "lubang hitam" dalam kalimat yang sama membuat saya merasa ngeri). Walaupun mereka biasanya mengumpulkan cakera penambahan terang - berpusing-pusing cakera gas dan debu yang menjadikannya kelihatan di seluruh Alam Semesta yang dapat dilihat - cakera ini sebenarnya menghadkan kelajuan pertumbuhan.
Pertama, kerana bahan dalam cakera penambahan mendekati lubang hitam, kesesakan lalu lintas berlaku yang melambatkan sebarang bahan masuk yang lain. Kedua, apabila bahan bertabrakan dalam kesesakan lalu lintas, ia memanas, menghasilkan sinaran tenaga yang benar-benar menjauhkan gas dan habuk dari lubang hitam.
Bintang atau aliran gas sebenarnya boleh berada di orbit stabil di sekitar lubang hitam, sama seperti planet yang mengorbit di sekitar bintang. Oleh itu, adalah sangat sukar bagi para astronom untuk memikirkan cara-cara yang menjadikan lubang hitam berkembang menjadi perkadaran supermasif.
Nasib baik, Alexander dan Natarajan mungkin telah menemukan cara untuk melakukan ini: dengan meletakkan lubang hitam dalam sekumpulan ribuan bintang, mereka dapat beroperasi tanpa sekatan cakera penambahan.
Lubang hitam umumnya dianggap terbentuk ketika bintang besar, dengan berat puluhan jisim suria, meletup setelah bahan bakar nuklearnya habis. Tanpa tungku nuklear pada intinya mendorong melawan graviti, bintang itu runtuh. Walaupun lapisan dalam jatuh ke dalam untuk membentuk lubang hitam dengan hanya kira-kira 10 jisim suria, lapisan luar jatuh lebih cepat, memukul lapisan dalam, dan kembali dalam letupan supernova yang besar. Sekurang-kurangnya itu adalah versi mudah.
Pasukan ini bermula dengan model lubang hitam, yang dihasilkan dari letupan bintang ini, yang tertanam dalam sekumpulan ribuan bintang. Aliran gas buram yang padat, sejuk dan berterusan jatuh ke dalam lubang hitam. Tetapi inilah caranya: tarikan graviti banyak bintang berdekatan menyebabkan zigzag secara rawak, menghalangnya daripada membentuk cakera penambahan.
Tanpa cakera penambahan, bukan sahaja masalah lebih masuk ke dalam lubang hitam dari semua sisi, tetapi juga tidak akan melambatkan cakera penambah itu sendiri.
Secara keseluruhan, model ini menunjukkan bahawa lubang hitam 10 kali jisim Matahari dapat tumbuh menjadi lebih dari 10 bilion kali massa Matahari sebanyak satu bilion tahun setelah Big Bang.
Makalah ini diterbitkan pada 7 Ogos dalam Sains dan boleh didapati dalam talian.
