2 weeks ago
15
Ilustrasi lubang hitam di jantung awan debu yang memancarkan neutrino.(Robert Lea (dibuat dengan Canva))
TELESKOP Luar Angkasa James Webb (JWST) kembali memicu rasa ingin tahu para astronom. Objek misterius yang dikenal sebagai "titik merah kecil" (little red dots) di alam semesta awal diduga menyembunyikan lubang hitam yang mampu menembakkan "partikel hantu" berenergi tinggi ke seluruh kosmos, bahkan hingga ke Bumi.
Partikel hantu yang dimaksud adalah neutrino. Istilah ini disematkan karena neutrino tidak memiliki muatan listrik dan hampir tidak bermassa. Akibatnya, ratusan triliun partikel ini dapat menembus tubuh manusia setiap detik dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya tanpa kita sadari. Selama ini, asal-usul neutrino berenergi tinggi yang kerap terdeteksi di Bumi masih menjadi teka-teki besar bagi para ilmuwan.
Di sisi lain, keberadaan galaksi little red dots juga menjadi misteri tersendiri. Galaksi-galaksi kecil ini sangat umum ditemukan pada masa sekitar 600 juta tahun setelah Big Bang, namun entah mengapa mereka tampak menghilang sebelum usia alam semesta mencapai 2 miliar tahun. Sejumlah peneliti berteori galaksi unik ini menyembunyikan lubang hitam yang terkubur di dalam selubung debu kosmik yang sangat tebal. Jika teori ini benar, objek tersebut bisa jadi merupakan sumber utama neutrino berenergi tinggi, sekaligus menghubungkan dua misteri besar astronomi.
Neutrino sendiri tercipta ketika partikel seperti proton bertabrakan dengan partikel cahaya (foton) atau materi lainnya. Fenomena ini biasanya terjadi di lingkungan yang padat gas. Berkat sifatnya yang seperti hantu, neutrino dapat dengan mudah lolos dan menjelajahi alam semesta luas.
Biasanya, peristiwa yang menghasilkan neutrino berenergi tinggi juga memicu radiasi foton berenergi tinggi yang disebut sinar-gamma. Namun, jika semua sumber neutrino juga memancarkan sinar-gamma, maka latar belakang sinar-gamma di alam semesta seharusnya jauh lebih besar daripada yang terdeteksi saat ini.
Hal ini menunjukkan bahwa beberapa sumber neutrino berenergi tinggi pasti berada di lingkungan tertutup yang tidak membiarkan sinar-gamma lolos. Di sinilah galaksi little red dots memegang peran penting. Karakteristik objek ini menunjukkan emisi yang sangat minim terkait jet galaksi atau aliran keluar lainnya, karena lubang hitam di dalamnya terkubur dalam halo gas dan debu yang padat.
"Dalam skenario yang kami pertimbangkan, foton yang melimpah dan gas yang padat diperkirakan berada di sekitar lubang hitam pusat pada titik merah kecil, yang memungkinkan tabrakan tersebut terjadi secara efisien," ujar pemimpin tim riset, Riku Kuze dari Universitas Kyoto, dalam sebuah pernyataan resmi.
Kuze dan timnya memperkirakan kontribusi little red dots terhadap latar belakang neutrino di alam semesta. Hasil analisis menunjukkan bahwa jika akselerasi partikel benar-benar terjadi di dalam lubang hitam yang terkubur tersebut, lingkungan ini mampu memproduksi sebagian besar neutrino berenergi tinggi yang terdeteksi di Bumi, sembari tetap menahan lolosnya sinar-gamma.
"Meskipun sulit untuk mengamati objek individual secara langsung, kami percaya studi ini penting karena menjadi yang pertama membuktikan bahwa, mengingat jumlahnya yang melimpah, galaksi merah kecil ini dapat menjelaskan sebagian dari neutrino berenergi tinggi yang diamati," pungkas Kuze.
Penelitian komprehensif tim ilmuwan ini telah resmi diterbitkan dalam jurnal ilmiah Physical Review D. (Space/Z-2)
