Kira-kira 13 bilion tahun yang lalu, ketika alam semesta kita masih hanya permulaan yang buruk, alam semesta memukul coretan kreatif dan memancarkan lubang hitam supermasif kiri, kanan dan tengah.
Ahli astronomi masih boleh menyelinap di peninggalan alam semesta awal ini apabila mereka melihat quasars, benda-benda yang sangat besar, terang-terangan yang cerah dikuasai oleh lubang hitam lama yang berbilion kali lebih besar daripada matahari Bumi. Walau bagaimanapun, kewujudan objek purba ini menimbulkan masalah. Banyak quasars muncul dari 800 juta tahun pertama alam semesta, sebelum mana-mana bintang boleh tumbuh besar atau cukup lama untuk runtuh di bawah jisim mereka sendiri, meletup di supernova dan membentuk lubang hitam.
Oleh itu, di manakah lubang-lubang lama ini dalam kain ruang-waktu yang datang dari? Menurut satu teori popular, mungkin semua yang diperlukan adalah banyak gas.
Dalam satu kajian baru yang diterbitkan pada 28 Jun di The Astrophysical Journal Letters, para penyelidik menjalankan model komputer untuk menunjukkan bahawa beberapa lubang hitam supermasif di alam semesta awal dapat dibentuk dengan hanya mengumpul sejumlah besar gas menjadi satu awan terikat gravitasi. Para penyelidik mendapati bahawa, dalam beberapa ratus juta tahun, awan yang cukup besar itu boleh runtuh di bawah jisimnya sendiri dan membuat lubang hitam kecil - tidak diperlukan supernova.
Objek teori ini dikenali sebagai lubang hitam runtuh langsung (DCBHs). Menurut ahli lubang hitam Shantanu Basu, pengarang utama kajian baru dan ahli astrofisika di Western University di London, Ontario, salah satu ciri yang mendefinisikan DCBHs adalah mereka mesti terbentuk sangat, sangat cepat dalam tempoh masa yang singkat alam semesta awal.
"Lubang hitam dibentuk sepanjang tempoh hanya sekitar 150 juta tahun dan berkembang pesat pada masa ini," kata Basu kepada Live Science melalui e-mel. "Yang terbentuk pada awal tahun 150-juta tahun jendela boleh meningkatkan massa mereka dengan faktor 10 ribu."
Bagaimanakah awan gas menjadi lubang hitam? Menurut kajian tahun 2017, transformasi seperti itu memerlukan dua galaksi yang mempunyai kepribadian yang sangat berbeza: salah satu daripada mereka adalah overachiever kosmik yang membentuk banyak bintang bayi dan satu lagi timbunan kunci rendah gas tanpa bintang.
Sebagai bintang-bintang baru terbentuk di galaksi sibuk, mereka meletupkan arus sinaran panas yang tetap yang membasuh di atas galaksi jiran, menghalang gas di sana dari menyatukan bintang-bintangnya sendiri. Dalam beberapa ratus juta tahun, awan gas tanpa bintang itu boleh menimbulkan banyak masalah bahawa ia hanya runtuh di bawah beratnya sendiri, membentuk lubang hitam tanpa menghasilkan bintang, Basu dijumpai.
Tidak lama kemudian, lubang hitam "benih" ini boleh mencapai status supermasif dengan cepat memakan bahan dari nebulae yang berdekatan - mungkin melahirkan kuarsa yang dapat dilihat hari ini.
Menurut Basu, perbuatan koreografi kosmik ini mungkin mungkin hanya untuk tingkap masa yang singkat, dalam 800 juta tahun pertama kehidupan alam semesta, sebelum ruang menjadi terlalu sesak dengan bintang dan lubang hitam yang lain untuk proses itu berlaku. Dalam masa 1 bilion tahun selepas Big Bang, mungkin ada radiasi latar belakang yang begitu banyak di alam semesta bahawa lubang hitam supermasif akan berjuang untuk mencari gas yang cukup untuk menghisap dan meneruskan pertumbuhan eksponennya.
"Kami mengandaikan tiada pengeluaran baru lubang hitam selepas tempoh 150 juta tahun ini," kata Basu. "Ini menjelaskan mengapa terdapat penurunan dalam jumlah lubang hitam di atas massa dan kilauan tertentu di alam semesta."
Walaupun DCBH tetap menjadi teori buat masa ini, sesetengah ahli astronomi berfikir bahawa Teleskop Angkasa Hubble sebenarnya telah berjaya menangkap objek seperti itu, pada tahun 2017. Menurut penulis kajian dari tahun itu mengenai subjek itu, bintang gergasi hanya hilang sebelum kamera Hubble mata, hilang tanpa kilat supernova. Penjelasan terbaik, para penyelidik menulis, adalah bahawa bintang besar hanya runtuh ke dalam lubang hitam tanpa kemegahan atau kembang api.
Semasa tinjauan multiyear yang memuncak dalam kajian 2017, enam bintang berdekatan yang lain meletup di kebakaran dan kemarahan, menunjukkan bahawa kira-kira 1 dalam 7 (14%) bintang besar memenuhi hujung mereka dengan hanya hilang ke dalam kekosongan.
