OUR NETWORK
Jumat, Januari 21, 2022

Black Holes

Sekar Rahmawati
Mahasiswa tingkat akhir menuju selesai, tetapi banyak tertarik dengan hal-hal yang trivial.

The Royal Swedish Academy of Science menganugerahkan Penghargaan Nobel 2020 dalam Fisika kepada Roger Penrose atas penemuan bahwa pembentukan black hole (lubang hitam) merupakan prediksi yang kuat dari teori relativitas umum, lalu kepada Reinhard Genzel, dan Andrea Ghez atas penemuan objek padat supermasif di pusat galaksi kita.

Sumber: The Nobel Prize 

Roger Penrose menciptakan metode matematika yang jenius untuk menyelidiki teori relativitas umum Albert Einstein, metode tersebut menunjukkan bahwa teori relativitas umum mengarah pada pembentukan lubang hitam. Penrose mendemonstrasikan bahwa lubang hitam dapat terbentuk, menggambarkan sifat-sifatnya, dan menyebutkan bahwa pada pusatnya lubang hitam menyembunyikan singularity, batasan dimana semua hukum alam tidak berlaku.

Lalu dari mana ilmuwan Reinhard Genzel dan Andrea Ghez menemukan objek supermasif di pusat galaksi kita? Selama 30 tahun Genzel dan Ghez telah meneliti kumpulan bintang yang jauh, dan campur aduk di pusat galaksi. Para peneliti melacak sekitar 30 bintang yang paling terang diantara banyak bintang lainnya, dan ditemukan bahwa pada radius satu bulan-cahaya, bintang-bintang tersebut bergerak sangat cepat. Tetapi, di luar area ini bintang-bintang bergerak mengikuti orbit aslinya.

Salah satu bintangnya yaitu, S2 atau S-O2, menyelesaikan satu putaran orbit terhadap pusat galaksi dalam waktu kurang dari 16 tahun, sehingga peneliti dapat memetakan keseluruhan orbit bintang tersebut. Dari sinilah Reinhard Genzel dan Andrea Ghez menemukan bahwa terdapat sebuah objek tidak terlihat dan sangat berat, mengatur orbit bintang di pusat galaksi kita, Bima Sakti. A supermassive black hole. Lubang hitam itu disebut Sagittarius A*, memiliki massa kurang lebih 4 juta kali lebih besar dari matahari. (The Nobel Prize in Physics 2020: Popular science background, 2020)

Nah, sebetulnya apa itu lubang hitam? Lubang hitam adalah sebuah objek ruang angkasa, dimana gravitasi menarik sangat kuat sehingga bahkan cahaya tidak bisa keluar. Lubang hitam adalah sejumlah besar materi yang terkemas dalam bentuk yang sangat kecil. Terbentuk dari ledakan bintang supermasif, dimana semua massa bintang tersebut berubah menjadi lubang hitam. Bayangkan sebuah bintang yang 10 kali lebih besar dari matahari dipadatkan sehingga memiliki ukuran kurang lebih seperti bola sebesar kota New York. Hasilnya adalah medan gravitasi yang sangat kuat sehingga tidak ada apapun yang bisa lolos, bahkan cahaya. (Black Holes, NASA Science: 2019)

Sumber: kids.nationalgeographic.com

Lubang hitam pertama kali diprediksikan keberadaannya oleh Albert Einstein melalui teori relativitas umum yang menunjukkan bahwa ketika sebuah bintang supermasif “mati”, akan menyisakan inti yang kecil dan padat. Tetapi jika massa inti bintang itu tiga kali lebih besar dari massa matahari, perhitungan menunjukkan, gaya gravitasi akan mendominasi gaya lainnya yang bekerja pada benda sehingga menghasilkan lubang hitam.

Lubang hitam sebetulnya adalah benda angkasa yang tidak terlihat. Di akhir abad 18 pada penelitiannya, filsuf dan matematikawan Inggris John Michelle dan ilmuwan terkenal Prancis Pierre Simon de Laplace menyebutkan bahwa benda angkasa bisa menjadi sangat padat sehingga tidak terlihat – bahkan kecepatan cahaya tidak akan cukup cepat untuk menghindari gravitasinya sehingga ilmuwan tidak dapat secara langsung mengobservasi lubang hitam dengan teleskop yang mendeteksi sinar-X, cahaya, atau berbagai bentuk lain dari gelombang elektromagnetik.

Namun, bagaimana pun ilmuwan tetap bisa mengetahui dan mengamati keberadaan lubang hitam dengan mendeteksi efeknya terhadap benda-benda lain di dekatnya. Jika sebuah bintang bergerak mendekati lubang hitam maka bintang tersebut akan tersedot ke dalam lubang hitam dan membentuk accretion. Accretion adalah piringan debu dan gas yang berputar sangat cepat di sekitar lubang hitam, mereka berputar sangat cepat hingga memancarkan cahaya yang dapat kita kita lihat. (Black Holes, NASA Science: 2019)

Sumber: Mail Online

Bagaian hitam yang kita lihat sebagai lubang hitam ini sebetulnya adalah event horizon. Semua benda yang melewati event horizon harus bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya, untuk lolos dari gaya tarik gravitasinya. Event horizon adalah permukaan yang melingkupi inti dari lubang hitam, yaitu singularity.

Tidak ada yang tahu persisnya apa singularity ini, tetapi berdasarkan persamaan Einstein, pada pusat suatu lubang hitam keseluruhan massa sebuah bintang menyusut/terkompresi menjadi titik tidak berdimensi yang sangat padat (tak terhingga) artinya massanya terkonsentrasi menjadi satu titik di ruang angkasa tanpa permukaan atau volume. Seperti yang kita tahu, lubang hitam memiliki gravitasi yang sangat kuat hingga bahkan cahaya tidak bisa lolos, tetapi cahaya dapat mengorbit lubang hitam lebih dekat dari apapun karena cahaya (foton) tidak memiliki massa.

Gambar pertama dari lubang hitam

Sumber: Event Horizon Telescope collaboration et al.

Gambar di atas adalah citra langsung pertama dari sebuah lubang hitam supermasif M87. Citra pertama dari lubang hitam, kurang lebih 100 tahun setelah prediksi Albert Einstein di sekitar tahun 1916, berjarak sekitar 55 juta tahun-cahaya dari bumi, dan terletak di galaksi Messier 87 pada konstelasi Virgo sehingga disebut juga Virgo A atau NGC4486. Inti hitam pada M87 berukuran 1000x lebih besar dari Sagittarius A*, bahkan lebih.

Istimewanya dalam pengambilan gambar ini, dibutuhkan teleskop sebesar bumi yang tersebar di 8 lokasi, di seluruh dunia dan 200 orang ilmuwan. Teleskop-teleskop ini dan disebut dengan The Event Horizon Telescope. Sebelumnya, kita hanya dapat melihat bukti secara tidak langsung melalui bintang yang tampaknya mengorbit benda aneh, menangkap radiasi super panas dari materi yang berputar ke dalamnya, atau dengan melihat pancaran partikel materi dan gas ke lingkungan sekitarnya. Mungkin kita juga akan dapat melihat potret Sagittarius A* secepatnya(?), let us hope so.

Penemuan bukti adanya lubang hitam membuka lebih banyak pertanyaan yang belum bisa terjawab. Roger Penrose membuktikan bahwa black hole is a direct consequences of the general theory of relativity, tetapi apakah teori ini masih berlaku dalam gravitasi singularity yang sangat kuat belum bisa diketahui pastinya. Kita juga tahu bagaimana lubang hitam terbentuk tetapi masih menjadi rahasia apa yang ada di dalamnya.

Namun, secara bersamaan observasi dan penelitian yang telah dilakukan Reinhard Genzel dan Andrea Ghez membuka jalan untuk penelitian-penelitan baru selanjutnya yang kemungkinan besar akan dapat memberikan pengetahuan untuk wawasan teoritis baru. Sebanyak yang kita ketahui saat ini, lebih banyak lagi rahasia yang belum kita temukan jawabannya. Alam semesta masih menyisakan banyak rahasia dan kejutan untuk kita temukan.

Sekar Rahmawati
Mahasiswa tingkat akhir menuju selesai, tetapi banyak tertarik dengan hal-hal yang trivial.
Facebook Comment

POLIKLITIK

- Advertisement -

ARTIKEL TERPOPULER

Log In

Forgot password?

Don't have an account? Register

Forgot password?

Enter your account data and we will send you a link to reset your password.

Your password reset link appears to be invalid or expired.

Log in

Privacy Policy

Add to Collection

No Collections

Here you'll find all collections you've created before.