Selama dua dekade terakhir, para astronom di seluruh dunia telah mencoba memecahkan teka-teki besar tentang keberadaan lubang hitam supermasif yang muncul kurang dari satu miliar tahun setelah Big Bang. Dengan massa yang begitu besar, bintang-bintang biasa tidak mungkin menciptakan lubang hitam sebesar itu dalam waktu yang relatif singkat. Namun, misteri ini kini mulai terpecahkan berkat temuan terbaru yang memanfaatkan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST).
Sebuah tim peneliti internasional baru-baru ini menemukan bukti kuat keberadaan “bintang monster”—bintang primordial dengan massa antara 1.000 hingga 10.000 kali massa matahari kita—yang terbentuk di awal alam semesta. Penemuan ini memberikan wawasan baru tentang bagaimana lubang hitam supermasif dan quasar pertama terbentuk setelah Big Bang.
Penemuan di Galaksi GS 3073
Penemuan ini berawal dari analisis tanda kimia di galaksi GS 3073. Para peneliti dari University of Portsmouth, Inggris, bersama dengan Center for Astrophysics (CfA) di Harvard dan Smithsonian, menemukan ketidakseimbangan ekstrem antara nitrogen dan oksigen di galaksi tersebut. Ketidakseimbangan ini tidak dapat dijelaskan oleh jenis bintang atau ledakan bintang yang sudah dikenal sebelumnya.
Daniel Whalen dari Institute of Cosmology and Gravitation University of Portsmouth menjelaskan bahwa temuan ini merupakan bukti pengamatan pertama yang menunjukkan keberadaan bintang monster pada awal pembentukan alam semesta. Menurutnya, bintang-bintang raksasa ini bersinar terang untuk waktu yang singkat sebelum akhirnya runtuh menjadi lubang hitam masif, meninggalkan jejak kimia yang dapat dideteksi miliaran tahun kemudian.
“Bintang-bintang ini seperti dinosaurus di Bumi—besar, primitif, dan hidup dalam waktu singkat. Mereka hanya bertahan selama sekitar 250.000 tahun, yang dalam skala kosmik hanyalah sekejap mata,” ujar Whalen.
Sidik Jari Kimiawi yang Unik
Kunci dari penemuan ini adalah rasio nitrogen terhadap oksigen di GS 3073 yang mencapai 0,46—jauh lebih tinggi dibandingkan dengan rasio yang dihasilkan oleh bintang biasa. Devesh Nandal dari CfA menjelaskan bahwa pola kimia ini bertindak seperti sidik jari kosmik, dan hanya bisa dijelaskan oleh keberadaan bintang primordial dengan massa ribuan kali lebih besar dari matahari kita.
“Bintang-bintang supermasif ini memainkan peran penting dalam membentuk galaksi awal dan mungkin menjadi benih bagi lubang hitam supermasif yang kita lihat hari ini,” tambah Nandal.
Melalui pemodelan evolusi bintang dengan massa antara 1.000 hingga 10.000 kali massa matahari, para peneliti menemukan mekanisme khusus yang menghasilkan nitrogen dalam jumlah besar:
- Bintang-bintang ini membakar helium di inti mereka, menghasilkan karbon.
- Karbon tersebut merembes ke lapisan luar tempat hidrogen terbakar.
- Karbon dan hidrogen kemudian bergabung melalui siklus karbon/nitrogen/oksigen (CNO) untuk menghasilkan nitrogen.
- Arus konveksi mendistribusikan nitrogen ke seluruh bintang.
- Akhirnya, nitrogen yang kaya ini dilepaskan ke ruang angkasa, memperkaya gas di sekitarnya.
Proses ini berlangsung selama jutaan tahun selama fase pembakaran helium, menciptakan kelebihan nitrogen yang diamati di GS 3073.
Akhir Kehidupan Bintang Monster
Ketika bintang monster ini mencapai akhir hidupnya, mereka tidak meledak seperti supernova biasa. Sebaliknya, mereka langsung runtuh menjadi lubang hitam masif dengan massa ribuan kali lebih besar dari matahari.
Menariknya, GS 3073 memiliki lubang hitam aktif di pusatnya yang sedang “memakan” materi di sekitarnya. Para peneliti menduga bahwa lubang hitam ini mungkin merupakan sisa dari salah satu bintang monster pertama tersebut. Jika hal ini dikonfirmasi, maka dua misteri besar akan terpecahkan sekaligus: asal usul nitrogen berlebih di galaksi tersebut dan bagaimana lubang hitam supermasif terbentuk di awal alam semesta.
Selain itu, penelitian ini juga menunjukkan bahwa tanda kimia nitrogen hanya muncul dalam rentang massa tertentu. Bintang yang lebih kecil dari 1.000 massa matahari atau lebih besar dari 10.000 massa matahari tidak menghasilkan pola kimia yang sesuai. Hal ini menunjukkan adanya “sweet spot” dalam pembentukan bintang monster dan kontribusinya terhadap enrichment kimia di alam semesta.
Cahaya Baru di Era Gelap Kosmik
Penemuan bintang monster ini membuka jendela baru ke dalam beberapa ratus juta tahun pertama alam semesta, periode yang dikenal sebagai Era Gelap Kosmik (Cosmic Dark Ages). Pada masa ini, bintang-bintang pertama mulai menyala dan mengubah kimia sederhana alam semesta awal menjadi beragam elemen kompleks yang kita kenal saat ini.
Para peneliti optimis bahwa Teleskop Luar Angkasa James Webb akan menemukan lebih banyak galaksi dengan kelebihan nitrogen serupa saat terus menjelajahi alam semesta awal. Setiap penemuan baru akan semakin memperkuat teori tentang keberadaan bintang-bintang supermasif primordial dan peran penting mereka dalam evolusi kosmik.
Menjawab Misteri Kosmik
Penelitian tentang bintang monster ini memberikan jawaban atas pertanyaan lama tentang bagaimana quasar pertama terbentuk begitu cepat setelah Big Bang. Quasar adalah objek luar biasa terang yang terkait dengan lubang hitam supermasif aktif, dan keberadaan mereka di awal alam semesta telah lama membingungkan para astronom.
Dengan bukti baru ini, kita semakin memahami bagaimana alam semesta berkembang dari keadaan sederhana setelah Big Bang menjadi struktur kompleks seperti galaksi dan lubang hitam supermasif yang kita amati hari ini.
Penemuan ini tidak hanya membantu menjawab misteri kosmik tetapi juga memperluas wawasan kita tentang proses pembentukan elemen kimia di alam semesta awal. Bintang monster mungkin telah lama mati, tetapi jejak mereka tetap ada sebagai warisan abadi yang membantu membentuk dunia tempat kita hidup saat ini.
Referensi
- Nandal, D., Whalen, D. J., Latif, M. A., & Heger, A. (2025). 1000-10,000 M⊙ Primordial Stars Created the Nitrogen Excess in the Galaxy GS 3073 at z = 5.55. arXiv preprint. arXiv
- Space.com – James Webb Space Telescope Finds 1st Evidence of “Dinosaur-like” Monster Stars in the Early Universe. Diakses Desember 2025. Space
- LiveScience – James Webb telescope spots ‘monster stars’ leaking nitrogen in the early universe, solving a mystery. Diakses Desember 2025. Live Science
- Media Indonesia – JWST ungkap bukti awal bintang monster mirip dinosaurus di alam semesta purba. Diakses Desember 2025. Media Indonesia
- Liputan6 – James Webb ungkap bukti kuat asal-usul lubang hitam supermasif di alam semesta awal. Diakses Desember 2025. Liputan6