James Webb Ungkap Bukti Kuat Asal-Usul Lubang Hitam Supermasif di Alam Semesta Awal

Liputan6.com, Jakarta - Teleskop Angkasa Luar James Webb (JWST) berhasil mengungkap bukti kuat pertama yang menjelaskan asal-usul lubang hitam supermasif di masa awal alam semesta, sebuah teka-teki kosmologi yang membingungkan para astronom selama lebih dari dua dekade.

Melalui pengamatan mendalam, tim astronom internasional menemukan indikasi keberadaan “bintang monster” atau bintang purba dengan massa ribuan kali lebih besar dari Matahari, yang diyakini menjadi cikal bakal lubang hitam supermasif. Temuan ini membantu menjelaskan bagaimana lubang hitam dengan massa jutaan hingga miliaran kali Matahari sudah ada ketika usia alam semesta belum mencapai satu miliar tahun setelah peristiwa Big Bang.

Menurut laporan Universe Today, Kamis (25/12/2025), keberadaan lubang hitam raksasa pada fase sangat awal kosmos selama ini sulit dijelaskan oleh model kosmologi konvensional. Dalam skenario umum, lubang hitam tumbuh secara bertahap melalui akresi materi dan penggabungan objek-objek kosmik lain, sebuah proses yang memerlukan waktu miliaran tahun.

Terobosan tersebut dicapai oleh tim peneliti yang dipimpin Devesh Nandal dari University of Virginia bersama Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Mereka memusatkan pengamatan pada galaksi purba bernama GS 3073 menggunakan kemampuan spektroskopi canggih James Webb.

Hasil pengamatan menunjukkan komposisi kimia yang tidak lazim di galaksi tersebut, terutama rasio hidrogen terhadap oksigen yang sangat tinggi. Analisis lanjutan juga menemukan kandungan nitrogen yang ekstrem, sebuah pola yang tidak dapat dijelaskan oleh evolusi bintang normal.

Para peneliti menyimpulkan, jejak kimia tersebut hanya dapat dihasilkan oleh bintang purba supermasif dengan massa sekitar 1.000 hingga 10.000 kali massa Matahari. Bintang jenis ini diyakini runtuh secara langsung menjadi lubang hitam raksasa tanpa melalui fase supernova konvensional.

Dalam keterangan resmi Universitas Portsmouth, Nandal menjelaskan bahwa komposisi unsur kimia berfungsi layaknya sidik jari kosmik. “Pola kimia di GS 3073 tidak menyerupai apa pun yang bisa dihasilkan oleh bintang biasa. Kandungan nitrogen yang sangat tinggi hanya konsisten dengan satu sumber yang kita kenal, yakni bintang purba yang ribuan kali lebih masif dibanding Matahari,” ujarnya.

Penemuan ini memperkuat teori “direct collapse black hole”, yakni gagasan bahwa lubang hitam supermasif terbentuk dari runtuhnya bintang raksasa di awal semesta, bukan dari pertumbuhan lambat lubang hitam kecil. Bukti observasional dari James Webb menjadi penopang terkuat sejauh ini bagi teori tersebut.

Para astronom menilai temuan ini sebagai langkah penting untuk memahami evolusi galaksi dan struktur besar alam semesta. Dengan memetakan bagaimana lubang hitam supermasif terbentuk dan tumbuh, ilmuwan berharap dapat menjawab pertanyaan mendasar tentang pembentukan galaksi pertama dan dinamika kosmos pada era awal.

James Webb diperkirakan masih akan memainkan peran kunci dalam penelitian lanjutan, seiring para ilmuwan memburu tanda-tanda serupa di galaksi purba lainnya untuk memastikan apakah fenomena ini bersifat umum di alam semesta awal.

Untuk memastikan penelitian tersebut para tim peneliti memodelkan ulang siklus hidup bintang raksasa ini. Hasilnya, ketika inti bintang membakar helium menjadi karbon, material itu merembes ke lapisan luar dan bercampur dengan hidrogen, membentuk nitrogen dalam jumlah masif yang tersebar ke angkasa.

Tidak seperti bintang biasa yang meledak sebagia supernova, raksasa ini justru runtuh ke dalam dirinya sendiri. Runtuhan langsung inilah yang menciptakan “benih” lubang hitam masif, cikal bakal dari lubang hitam supermasif yang kita lihat hari ini. 

Temukan ini juga memberikan wawasan baru tentang “Zaman kegelapan kosmik” periode 380 ribu hingga 1 miliar tahun setelah Big Bang. Daniel whalen, peneliti universitas Porthmouth, menyebut bahwa bukti di GS 3070 sebagai sebuah terobosan.

“Dengan GS 3073, kami memiliki bukti observasional pertama bahwa bintang raksasa ini pernah ada. Raksasa kosmik akan bersinar terang untuk waktu yang singkat sebelum runtuh menjadi lubang hitam masif, meninggalkan jejak kimia yang dapat kita deteksi miliaran tahun kemudian. Agak mirip dinosaurus di Bumi, mereka sangat besar dan primitif. Dan mereka memiliki umur yang pendek, hanya hidup selama seperempat juta tahun hanya sekejap mata kosmik.”