Dengan nama mereka sendiri, lubang hitam memancarkan misteri. Mereka tidak dapat diamati, tidak terkendali, dan — selama lebih dari 50 tahun setelah prediksi pertama mereka pada tahun 1916 — tidak ditemukan. Sejak itu para astronom menemukan bukti adanya lubang hitam di alam semesta kita, termasuk yang supermasif di pusat Bima Sakti kita sendiri. Namun masih banyak yang belum diketahui tentang teka-teki kosmik ini, termasuk apa yang sebenarnya terjadi pada benda-benda yang mereka hisap dengan gravitasi titanic mereka.
Konten terkait
- Bagaimana Astrofisikawan Menemukan Lubang Hitam Di Mana Tidak Ada Orang Lain Bisa
- Astronom Lebih Dekat Daripada Melihat Lubang Hitam
- Lubang Hitam Supermasif Mungkin Lebih Umum Dari Pada Pemikiran Sebelumnya
Lima puluh tahun yang lalu, fisikawan John Wheeler membantu mempopulerkan istilah "lubang hitam" sebagai deskripsi untuk sisa-sisa bintang-bintang supermasif yang runtuh. Menurut Wheeler, yang menciptakan dan mempopulerkan beberapa istilah astronomi terkenal lainnya seperti "lubang cacing, " saran itu datang dari seorang anggota audiensi di sebuah konferensi astronomi di mana dia berbicara, setelah dia berulang kali menggunakan frase "benda-benda yang runtuh secara gravitasi untuk menggambarkan kosmik raksasa.
"Yah, setelah saya menggunakan frasa itu empat atau lima kali, seseorang di antara hadirin berkata, 'Mengapa kamu tidak menyebutnya lubang hitam.' Jadi saya mengadopsinya, ”kata Wheeler kepada penulis sains Marcia Bartusiak.
Wheeler memberi nama pada ide yang pertama kali dieksplorasi oleh Albert Einstein 50 tahun sebelumnya, dalam teori relativitas umum yang berpengaruh. Teori Einstein menunjukkan bahwa gravitasi adalah hasil dari distorsi ruang dan waktu oleh massa benda. Sementara Einstein sendiri menolak untuk mengakui kemungkinan lubang hitam, fisikawan lain menggunakan landasannya untuk menyempurnakan monster galaksi. Fisikawan J. Robert Oppenheimer, dari ketenaran bom atom, menjuluki badan-badan ini "bintang beku" mengacu pada fitur kunci yang diuraikan oleh fisikawan Karl Schwarzschild segera setelah Einstein menerbitkan teorinya.
Fitur itu adalah "horizon peristiwa": garis yang mengelilingi lubang hitam di mana ia menjadi mustahil untuk melarikan diri. Cakrawala seperti itu ada karena, pada jarak tertentu, kecepatan yang diperlukan untuk setiap atom untuk melepaskan diri dari gravitasi lubang hitam menjadi lebih tinggi daripada kecepatan cahaya — batas kecepatan alam semesta. Setelah Anda melintasi cakrawala peristiwa, diperkirakan, semua materi yang menyusun Anda dihancurkan secara kasar oleh gaya gravitasi intens dan akhirnya dihancurkan ke titik kepadatan tanpa batas di pusat lubang hitam, yang disebut singularitas. Bukan cara yang menyenangkan untuk dilakukan.
Namun, penjelasan terperinci tentang kematian melalui lubang hitam ini bersifat teoretis. Gravitasi yang kuat dari lubang hitam mendistorsi perjalanan waktu sedemikian rupa sehingga bagi pengamat di luar lubang hitam, benda-benda yang jatuh menjadi satu tampak melambat dan "membeku" di dekat horizon peristiwa, sebelum menghilang begitu saja. (Kedengarannya jauh lebih bagus.)
Dengan kata lain, terlepas dari pentingnya horizon peristiwa ini, para ilmuwan belum pernah benar-benar membuktikan keberadaannya secara langsung. Dan karena sulitnya menemukan lubang hitam (karena cahaya tidak dapat menghindarinya, mereka tidak terlihat oleh kebanyakan teleskop), apalagi mengamati mereka, belum banyak peluang untuk mencoba. Dengan tidak adanya bukti yang meyakinkan, beberapa ahli astrofisika telah berteori bahwa beberapa objek yang kita sebut black hole mungkin secara dramatis berbeda dari apa yang kita yakini, tanpa singularitas dan horizon peristiwa. Sebaliknya, mereka bisa menjadi benda yang dingin, gelap, padat dengan permukaan yang keras.
Skeptisme lubang hitam ini mulai menarik skeptisnya sendiri, namun, ketika teleskop akhirnya menangkap lubang hitam dalam tindakan sesuatu yang luar biasa. Dalam tujuh tahun terakhir, "orang-orang mulai melihat bintang jatuh ke dalam lubang hitam, " kata Pawan Kumar, seorang astrofisika di University of Texas di Austin, tempat Wheeler secara tidak sengaja mengajarkan fisika teoretis selama satu dekade. "Ini adalah hal-hal yang sangat cerah yang dapat dilihat dari miliaran tahun cahaya."
Lebih dari ini, bintang menelan yang relatif cepat telah diamati. Tahun lalu Kumar memutuskan bahwa emisi cahaya ini akan menjadi ujian yang bagus untuk membuktikan keberadaan horizon peristiwa. "Kebanyakan orang di komunitas itu berasumsi tidak ada permukaan yang keras, " kata Kumar. Namun, ia menekankan, "dalam sains, orang perlu berhati-hati. Anda perlu bukti."
Jadi pada tahun 2016, Kumar dan kolaborasinya Ramesh Narayan, dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, bekerja untuk menghitung efek seperti apa yang Anda harapkan untuk melihat apakah bintang yang ditelan oleh lubang hitam benar-benar bertabrakan dengan permukaan yang keras. Ini akan sama dengan menghancurkan benda di atas batu, kata Kumar, menciptakan energi kinetik yang kuat yang akan dipancarkan sebagai panas dan cahaya selama berbulan-bulan — atau bahkan bertahun-tahun.
Namun pemindaian data teleskop selama tiga setengah tahun tidak menemukan contoh tanda tangan yang ia dan Narayan hitung akan dilepaskan jika bintang-bintang menghantam lubang hitam permukaan yang keras. Berdasarkan probabilitas, para peneliti telah memperkirakan bahwa mereka seharusnya menemukan setidaknya 10 contoh selama periode waktu tersebut.
Kumar menyebut penelitian ini, yang diterbitkan tahun ini dalam jurnal Monthly Notices dari Royal Astronomical Society, "langkah yang baik" untuk membuktikan keberadaan horizon acara. Tapi itu masih belum cukup bukti. Lubang hitam permukaan yang keras secara teoritis masih bisa ada dalam perhitungan studinya. Tetapi jari-jari permukaan itu harus berada dalam jarak sekitar satu milimeter dari jari-jari Schwarzschild lubang hitam itu, atau titik di mana kecepatan yang diperlukan untuk melepaskan diri dari gravitasi itu akan sama dengan kecepatan cahaya. (Perhatikan ini jari-jari Schwarzschild tidak selalu sama dengan horizon peristiwa, karena benda-benda bintang lainnya juga memiliki gravitasi).
"Batas makalah ini menempatkan pada jari-jari kemungkinan permukaan padat — 4 per seribu persen di luar jari-jari Schwarzschild untuk objek kompak supermasif - sangat mengesankan, " kata Bernard Kelly, ahli astrofisika NASA yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
Kumar sudah melakukan penelitian dalam pipa untuk mempersempit batas itu lebih jauh, ke titik di mana hampir pasti bahwa tidak ada lubang hitam permukaan keras yang mungkin ada. Itu, baginya, akan menjadi bukti andal bahwa black hole tradisional adalah satu-satunya jenis black hole yang menempati jagat raya kita. "Jika sudah selesai, menurut saya akan menutup lapangan, " kata Kumar. "Kami akan memiliki bukti kuat bahwa teori Einstein benar."
