Bintang, seperti manusia, lahir, hidup, dan mati. Namun, tidak semua bintang mati dengan cara yang sama. Sebagian mengakhiri hidupnya dengan ledakan spektakuler yang bisa menerangi seluruh galaksi, supernova. Tapi sebagian lain, justru mati diam-diam, tanpa suara, tanpa cahaya, dan hanya meninggalkan lubang hitam: objek paling misterius di alam semesta.
Selama puluhan tahun, para ilmuwan mencoba menjawab satu pertanyaan sederhana tapi sangat dalam:
“Bagaimana sebenarnya lubang hitam terbentuk dari kematian bintang?”
Kini, jawaban itu mulai terlihat lebih jelas.
Sebuah penelitian terbaru oleh Adam Burrows dan rekan-rekannya dari Princeton University, diterbitkan di The Astrophysical Journal (2025), mengungkap bahwa ada empat jalur utama atau channels yang bisa menghasilkan lubang hitam bermassa bintang (stellar-mass black holes).
Dengan menggunakan simulasi tiga dimensi (3D) supernova paling rinci sejauh ini, tim ini menelusuri bagaimana bintang-bintang raksasa di akhir hidupnya bisa memilih “jalan” yang berbeda menuju kehancurannya sendiri.
Baca juga artikel tentang: S1094b: Jejak Tumbukan Raksasa dan Es Tersembunyi di Mars
Lubang Hitam Bermassa Bintang, Apa Itu Sebenarnya?
Lubang hitam bermassa bintang terbentuk ketika bintang masif, biasanya lebih dari 8 kali massa Matahari kehabisan bahan bakar nuklir di intinya. Tanpa tekanan dari reaksi nuklir yang menahan gravitasi, bintang mulai runtuh ke dalam dirinya sendiri.
Hasilnya bisa bermacam-macam:
- Jika massa inti cukup kecil, bintang bisa menjadi bintang neutron, objek padat dengan diameter hanya sekitar 20 km tapi massanya setara dengan Matahari.
- Tapi jika massa terlalu besar, gravitasi menang total dan tak ada yang bisa menghentikan keruntuhan itu. Maka jadilah lubang hitam.
Namun, selama ini para ilmuwan belum sepenuhnya memahami bagaimana dan kapan lubang hitam terbentuk dalam proses keruntuhan bintang. Apakah selalu melalui ledakan supernova besar? Atau kadang bintang bisa mati “tanpa ledakan” sama sekali?
Burrows dan timnya menemukan bahwa ada empat skenario berbeda empat “jalan menuju lubang hitam.”
Channel 1: Ledakan Supernova Asimetris yang Kuat
Jalur pertama adalah yang paling dramatis ledakan supernova energi tinggi. Dalam kasus ini, bintang meledak secara tidak simetris, seperti bom yang meledak ke satu arah lebih kuat dari arah lain.
Ledakan ini menendang sebagian besar materi bintang keluar ke ruang angkasa, tapi menyisakan inti yang runtuh menjadi lubang hitam. Hasilnya adalah lubang hitam dengan massa yang bervariasi, tergantung seberapa banyak bahan yang tersisa di pusatnya.
Channel ini bisa menjelaskan lubang hitam yang terbentuk dari bintang-bintang masif yang menghasilkan sisa energi dan elemen berat (seperti nikel-56) dalam jumlah besar.
Singkatnya: ini adalah lubang hitam yang lahir dari kematian bintang yang meledak spektakuler.
Channel 2: Supernova Lemah yang Masih Menyisakan Lubang Hitam
Tidak semua supernova kuat dan terang.
Dalam jalur kedua, bintang mengalami ledakan yang lebih lembut, nyaris gagal, tapi tetap menghasilkan lubang hitam di ujungnya.
Ledakan ini tidak cukup kuat untuk menghempaskan seluruh lapisan luar bintang, jadi sebagian besar massa jatuh kembali (fallback) ke inti dan membentuk lubang hitam.
Secara penampakan, supernova seperti ini mungkin terlihat mirip dengan supernova biasa yang melahirkan bintang neutron sehingga sulit dibedakan hanya dari pengamatan optik.
Namun, simulasi Burrows menunjukkan bahwa hasil akhirnya berbeda secara mendasar: bintang neutron tidak terbentuk sama sekali langsung menjadi lubang hitam.
Channel 3: Kegagalan Supernova di Bintang “Miskin Logam”
Jalur ketiga lebih misterius. Di sini, bintang mencoba meledak, tapi gagal total. Ledakan berhenti di tengah jalan seperti kembang api yang padam sebelum meledak penuh.
Biasanya hal ini terjadi pada bintang dengan kandungan logam rendah (bintang “tua” dari masa awal galaksi). Karena logam membantu menyalurkan panas dan angin bintang, kekurangannya membuat bintang lebih padat dan lebih sulit “meledak”.
Hasilnya adalah kolaps langsung: seluruh bintang runtuh menjadi lubang hitam, sering kali dengan massa besar hingga 40 kali massa Matahari (40 M☉). Beberapa di antaranya bisa terkait dengan fenomena langka seperti supernova ketidakstabilan pasangan (pulsational pair-instability supernova).
Ini bisa jadi asal usul lubang hitam besar yang ditemukan oleh detektor gelombang gravitasi seperti LIGO dan Virgo objek yang massanya terlalu besar untuk dijelaskan dengan teori supernova klasik.
Channel 4: Kematian Sunyi Lubang Hitam Tanpa Ledakan
Jalur keempat adalah yang paling sunyi dan paling mengejutkan. Dalam beberapa kasus, bintang tidak meledak sama sekali. Ia hanya perlahan-lahan kehilangan keseimbangan, lalu runtuh ke dalam dirinya sendiri tanpa kilatan cahaya, tanpa gelombang kejut, tanpa supernova.
Ini disebut “silent collapse” atau “quiescent channel.”
Dalam skenario ini, bintang mati seolah menghilang begitu saja dari pandangan.
Pengamatan teleskop bahkan menunjukkan beberapa bintang masif di galaksi kita yang tiba-tiba lenyap, tanpa ledakan supernova dan kemungkinan besar telah berubah menjadi lubang hitam dengan massa 5–15 kali Matahari.
Burrows dan rekan-rekannya menduga bahwa jalur “sunyi” ini memang ada, tapi kemungkinan bukan cara utama pembentukan lubang hitam di alam semesta.
Bagaimana Para Ilmuwan Menemukannya
Untuk memahami semua ini, tim Burrows menggunakan ratusan simulasi komputer 3D dari keruntuhan inti bintang (core-collapse supernova). Mereka memodelkan segala hal mulai dari:
- Kepadatan dan suhu di inti bintang,
- Energi ledakan,
- Kandungan logam,
- Hingga rotasi dan massa awal bintang.
Setiap variabel memengaruhi apakah bintang akan “meledak terang” atau “mati perlahan”, serta seberapa besar lubang hitam yang tersisa. Mereka juga menghitung hasil sampingan seperti produksi unsur nikel, kecepatan sisa ledakan, dan massa akhir lubang hitam.
Apa Artinya untuk Ilmu Astrofisika
Penemuan empat jalur ini membuka bab baru dalam teori evolusi bintang masif.
Selama ini, ilmuwan mengira pembentukan lubang hitam hanyalah variasi dari satu proses yang sama. Namun, ternyata alam semesta jauh lebih kreatif: ada lebih dari satu cara bagi bintang untuk “mati” menjadi lubang hitam.
Studi ini juga membantu menjelaskan mengapa lubang hitam yang terdeteksi lewat gelombang gravitasi punya massa dan karakteristik yang sangat beragam. Beberapa berasal dari jalur meledak keras (Channel 1), sementara lainnya mungkin lahir diam-diam tanpa ledakan (Channel 4).
Kematian bintang selalu menjadi peristiwa yang megah kadang bising, kadang senyap, tapi selalu penuh makna bagi kosmos. Dari sisa-sisa kehancuran itu lahirlah lubang hitam, gerbang gravitasi yang mengubah cara kita memahami alam semesta.
Studi Burrows dan timnya mengingatkan kita bahwa bahkan dalam kematian, bintang tetap mengajarkan sesuatu tentang kehidupan dan tentang hukum alam paling dasar. Empat jalur yang ditemukan ini bukanlah akhir dari cerita, melainkan awal dari upaya manusia memahami bagaimana alam semesta terus menciptakan misteri dari abu bintang.
Baca juga artikel tentang: Simfoni Plasma dari Kutub Utara Jupiter: Nada-Nada Aneh dari Alam Semesta
REFERENSI:
Burrows, Adam dkk. 2025. Channels of stellar-mass black hole formation. The Astrophysical Journal 987 (2), 164.
