Liang Hideung Anu Henteu Kabentuk Tina Runtuhna Béntang 

Liang hideung dina Little Red Dot (LRD) Abell 2744-QSO1 anu dititénan ku JWST di alam semesta awal (sakitar 700 Myr saatos Big Bang) nyaéta liang hideung supermasif anu parantos ageung dugi ka ukuran ayeuna tanpa galaksi anu langkung ageung pikeun ngeusianana. Numutkeun modél standar évolusi béntang, liang hideung kabentuk tina pupusna béntang anu langkung ageung dina ahir hirupna nalika béak bahan bakar salaku akibat tina runtuhna inti béntang. Liang hideung ieu ageungna ningkat ku cara ngahakan materi tina galaksi anu langkung ageung. Liang hideung Little Red Dot QSO1 henteu cocog sareng pigura ieu sareng énggal. Éta kabentuk langsung tanpa évolusi béntang standar, nyaéta, sanés sésa-sésa runtuhna inti béntang ageung anu maot. Sabalikna, éta boh liang hideung runtuh langsung (DCBH) atanapi liang hideung primordial (PBH). Liang hideung anu henteu kabentuk tina runtuhna béntang parantos diteorikeun sateuacanna. Ieu mangrupikeun bukti liang hideung anu kabentuk ngalangkungan prosés anu saluareun évolusi béntang standar.

Kumaha liang hideung kabentuk? Numutkeun modél standar évolusi béntang, liang hideung mangrupikeun produk tahap ahir évolusi béntang masif. Béntang ngalaman parobahan dumasar kana waktu. 

Kahirupan béntang dimimitian dina awan gas jeung lebu antar béntang anu ageung di galaksi kalayan ngumpulna gas alatan suhu anu handap nepi ka kantong kapadetan anu luhur. Gumpalan-gumpalan éta laun-laun ngumpul beuki loba materi sarta tumuwuh. Dina hiji waktu, gumpalan-gumpalan runtuh alatan ningkatna gaya gravitasi ka jero. Gesekan nalika runtuhna bakal manaskeun materi sarta lahir béntang orok. Ieu tahap protobintang dina siklus kahirupan béntang. Runtuhna gravitasi terus-terusan ngarah kana kanaékan suhu jeung tekanan sacara laun dina inti protobintang. Dina waktuna, suhu jeung tekanan jadi cukup luhur pikeun ngamungkinkeun inti hidrogén ngahiji. Fusi nuklir ngaleupaskeun énergi anu ageung anu manaskeun materi sacara cukup pikeun nyegah runtuhna salajengna dina gravitasi. Ieu 'tahap runtuyan utama' béntang. Hidrogén nyaéta bahan bakar utama. 

Nalika bahan bakar béak, fusi nuklir eureun sareng teu aya énergi pikeun manaskeun bahan pikeun ngimbangan gaya gravitasi ka jero sareng inti na runtuh, nyésakeun sésa-sésa anu kompak. Ieu tungtung béntang. Béntang anu paéh atanapi sésa-sésa anu kompak nyaéta kurcaci bodas, atanapi béntang neutron, atanapi liang hideung gumantung kana massa béntang aslina. Béntang anu langkung beurat tibatan 20 massa surya (>20 M⦿) janten liang hideung dina ahir évolusi béntang nalika bahan bakar béak. Ieu mangrupikeun cara standar - béntang sareng galaksi kabentuk heula, sareng liang hideung kabentuk engké salaku tahap ahir évolusi béntang. Massa liang hideung sapertos kitu jauh langkung alit tibatan massa sakabéh galaksi.

Pembentukan liang hideung non-béntang

Naha liang hideung tiasa kabentuk ku cara sanés iwal ti ngaliwatan runtuhna inti béntang? Dua saluran formasi "non-béntang" parantos diteorikeun. 

Dina jagat raya mimiti, awan gas primordial anu ageung tiasa runtuh langsung kana liang hideung, ngalangkungan formasi béntang sareng évolusi normal, anu nyababkeun naon anu urang sebut Lubang Hideung Runtuh Langsung (DCBH). Lubang hideung hipotétis anu sanés anu kabentuk langsung tanpa kalibet évolusi béntang standar nyaéta liang hideung Primordial (PBH). PBH mangrupikeun sésa-sésa Big Bang anu kabentuk dina fluktuasi kapadetan ekstrim tina jagat raya mimiti pisan teu lami saatos Big Bang. 

Liang hideung anu kabentuk ngaliwatan saluran "non-stellar" ngan ukur téori, ku kituna éta hipotétis. Tapi hal-hal mimiti robih gancang kalayan diluncurkeunna JWST dina Désémber 2021, hiji observatorium luar angkasa infra red anu dikhususkeun pikeun ulikan ngeunaan alam semesta awal.

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) ngarévolusi ulikan ngeunaan jagat raya mimiti 

JWST parantos ngadamel sababaraha observasi anu nangtang pamahaman urang ngeunaan alam semesta awal. Observasi galaksi JADES-GS-z14-0 dina redshift 14.32 anu ngajantenkeun éta galaksi anu paling jauh anu dipikanyaho. Galaksi ieu kabentuk di alam semesta awal sakitar 290 juta taun saatos Big Bang, tapi éta mangrupikeun galaksi anu ageung, masif sareng bercahaya pisan. Éta ogé kapendak beunghar logam anu hartosna generasi béntang masif bakal parantos ngalengkepan kursus kahirupanna ti kalahiran dugi ka ledakan supernova sakitar 290 juta taun di alam semesta awal. Nya kitu, galaksi alam semesta awal GS-NDG-9422 anu asalna sakitar samiliar taun saatos Big Bang kapendak sacara kimiawi kompléks tanpa béntang Populasi III. Numutkeun pamahaman ayeuna, generasi munggaran béntang di alam semesta awal kedah janten béntang Populasi III kalayan nol logamitas. (Dina astronomi, unsur naon waé anu langkung beurat tibatan hélium dianggap logam. Non-logam kimiawi sapertos oksigén, nitrogén jsb mangrupikeun logam dina kontéks kosmologis. Béntang kéngingkeun logam anu diperkaya dina unggal generasi saatos kajadian supernova). 

JWST ogé parantos niténan liang hideung supermasif di alam semesta awal. Salah sahiji liang hideung sapertos kitu umurna sakitar 700 juta taun saatos Big Bang sareng ukuranana sakitar sababaraha juta kali massa Panonpoé. Sadayana dimimitian ku JWST niténan Titik Beureum Leutik (LRD) anu katingali dina rilis data munggaran JWST dina taun 2022. Objék kompak warna beureum ieu ngagaduhan spéktrum bentuk V sareng nunjukkeun émisi tina gas hidrogén kecepatan tinggi. 

Titik Beureum Leutik QSO1 (atanapi Abell2744-QSO1) 

QSO1 (atanapi Abell2744-QSO1) nyaéta prototipe Titik Beureum Leutik anu diaméterna sakitar 1,300 taun cahaya dina jarak langkung ti 13 milyar taun cahaya. Éta aya di alam semesta awal ngan 700 juta taun saatos Big Bang. Éta dilénsa sacara gravitasi ku gugusan galaksi Abell 2744 (Gugusan Pandora), ku kituna éta digedekeun sareng dicitrakeun tilu kali, muncul di tilu lokasi anu béda di langit. Hasilna, QSO1 langkung gampang dikaji tibatan kalolobaan Titik Beureum Leutik anu sanés. 

Ulikan anu lengkep ngeunaan Little Red Dot (LRD) ieu parantos ngarahkeun para panalungtik pikeun nyimpulkeun yén sababaraha liang hideung supermasif ageung pisan ti mimiti. Éta kabentuk tanpa fase runtuhna béntang sareng tanpa galaksi inang anu langkung masif pikeun ngeusianana. 

QSO téh singgetan tina Quasi-Stellar Object (anu umumna disebut quasar). 

Panilitian awal ngungkabkeun yén QSO1 téh leuwih ti ngan saukur méga gas hidrogén jeung hélium nu hurung nu ngurilingan liang hideung supermasif nu massana kira-kira 40 juta kali massa Panonpoé. Nanging, aya kateupastian naha éta téh sabenerna sakitu masifna. Ieu kusabab sateuacan ayeuna, sadaya pangukuran massa liang hideung di alam semesta mimiti téh teu langsung, dumasar kana asumsi tina naon anu urang terang ngeunaan éta di alam semesta lokal. Urang teu terang naha asumsi éta leres-leres lumaku pikeun alam semesta mimiti. 

Para panalungtik sadar yén upami liang hideung QSO1 leres-leres ageung, aranjeunna kedah tiasa nganggo unit médan integral (IFU) dina JWST pikeun ngalacak pangaruh gravitasi na kana gas anu muter di sakurilingna, bari ogé memetakan distribusi rupa-rupa unsur dina gas éta. Ku kituna, aranjeunna nganggo observasi IFU sareng memetakan gerakan gas hidrogén anu ngurilingan liang hideung. 

Plot kecepatan rotasi salaku fungsi jarak ti puseur ngungkabkeun yén gas éta miboga gerakan Keplerian anu hartina kalolobaan massa Little Red Dot QSO1 ngumpul dina liang hideung di puseurna. Upami massa éta disebarkeun, gas éta moal ngorbit titik puseur ku cara Keplerian anu sampurna sapertos planét ngorbit Panonpoé dina tata surya. 

Kusabab gerakan Keplerian diatur ku hukum gravitasi, pangukuran kecepatan gas ngamungkinkeun para panalungtik pikeun ngitung massa liang hideung sacara langsung. Ieu mangrupikeun pangukuran langsung anu munggaran ngeunaan massa liang hideung jagat raya awal. Kapanggih yén liang hideung QSO1 sakitar 50 juta massa panonpoé. Ogé, liang hideung ieu dua per tilu tina total massa QSO1. Ieu jarang pisan sabab liang hideung supermasif di galaksi caket dieu umumna ngan ukur ngawangun fraksi leutik tina total massa galaksi inang.

Salajengna, analisis peta komposisi IFU nunjukkeun yén gas di sakuliah QSO1 ampir sadayana hidrogén sareng hélium. Galaksi anu beunghar ku béntang sareng runtah béntang kedahna ngagaduhan unsur anu langkung beurat sapertos oksigén, tapi QSO1 ngagaduhan logamitas anu handap pisan, kirang ti 0.5% tina Panonpoé, nunjukkeun yén QSO1 ngagaduhan lingkungan galaksi anu murni pisan.

Massa QSO1 anu masif dibandingkeun sareng galaksi inangna nunjukkeun yén éta sanés kabentuk tina ngahiji sareng ngeusian liang hideung massa béntang anu langkung alit. Sigana mah, liang hideung Little Red Dot QSO1 langkung tiheula tibatan prosés évolusi béntang. Éta tiasa mekar tina siki beurat anu kabentuk dina detik kahiji Big Bang (liang hideung primordial) atanapi rada engké tina runtuhna awan gas raksasa (liang hideung runtuh langsung) sareng tiasa aya dina tahap awal ngawangun galaksi di sakurilingna. Teu mungkin ayeuna pikeun nyarios naha liang hideung supermasif Little Red Dot QSO1 mangrupikeun liang hideung primordial (PBH) atanapi liang hideung runtuh langsung (DCBH); kumaha oge, aya bukti formasi liang hideung non-béntang di alam semesta awal.

***

Rujukan: 

1. Maiolino R., dkk 2026. Liang hideung dina galaksi anu ampir murni 700 Myr saatos Big Bang. Bewara Bulanan Masyarakat Astronomi Karajaan, Volume 548, Édisi 1, Méi 2026, staf2109. Diterbitkeun 06 April 2026. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf2109
2. Juodžbalis, I., Marconcini, C., D'Eugenio, F. et al. Pangukuran massa liang hideung langsung dina titik beureum leutik dina redshift anu luhur. Nature 653, 1017–1021 (2026). Diterbitkeun 27 Méi 2026. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10579-4
3. Webb NASA Ngungkabkeun Liang Hideung Anu Kabentuk Sateuacan Galaksi Na. Diposting 27 Méi 2026. Sadia di https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-reveals-black-hole-that-formed-before-its-galaxy/

***

artikel nu patali 

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST): Observatorium Luar Angkasa Kahiji anu Dikhususkeun pikeun Ulikan Alam Semesta Mimiti (6 Nopémber 2021)

Ulikan Alam Semesta Mimiti: Ékspérimén REACH pikeun ngadeteksi garis 21 cm anu hésé disingkahan tina Hidrogén Kosmik (3 Agustus 2022)

Kurcaci Coklat (BD): Teleskop James Webb Ngaidentipikasi Objék Pangleutikna anu kabentuk siga Béntang (5 Januari 2024)

Lubang Hideung Pangkolotna ti Alam Semesta Mimiti Nangtang Modél Pembentukan Lubang Hideung (24 Januari 2024)

Alam Semesta Mimiti: Galaksi Pangjauhna “JADES-GS-z14-0″ Nangtang Modél Pembentukan Galaksi (12 Agustus 2024)

Paradoks Béntang Anu Beunghar Logam di Alam Semesta Mimiti (27 Séptémber 2024)

***