Lubang hitam
Lubang hitam adalah wilayah ruang-waktu yang gravitasinya sangat kuat sehingga tidak ada benda apa pun yang melintasi event horizon yang dapat lolos, terbentuk oleh runtuhnya bintang-bintang masif, penggabungan, atau tumbuhnya benda-benda padat berukuran sangat besar di pusat-pusat galaksi.
Apa itu lubang hitam
Lubang hitam bukanlah lubang kosong di luar angkasa. Ini adalah wilayah di mana materi dan energi telah melengkungkan ruangwaktu dengan sangat kuat sehingga, di luar batas yang disebut event horizon, setiap jalur di masa depan mengarah ke dalam. Tidak ada sesuatu pun yang melintasi batas itu yang dapat mengirimkan sinyal kembali, bahkan cahaya pun tidak. Lubang hitam sendiri gelap, namun materi, bintang, gas, dan cahaya di sekitarnya dapat mengungkap keberadaannya.
Cakrawala peristiwa dan singularitas
event horizon adalah point of no return. Ini bukanlah permukaan keras seperti planet, melainkan batas ruang-waktu. Dalam model matematika sederhana, segala sesuatu di dalamnya runtuh menuju singularitas, di mana kepadatan dan kelengkungan menjadi tak terhingga. Fisikawan tidak menganggap ketidakterbatasan itu sebagai jawaban yang lengkap. Ini adalah tanda bahwa general relativity sedang didorong melampaui jangkauannya dan diperlukan teori yang lebih dalam, mungkin melibatkan gravitasi kuantum.
Bagaimana lubang hitam terbentuk
Banyak lubang hitam terbentuk ketika sebuah bintang masif kehabisan bahan bakar nuklir dan intinya runtuh karena gravitasi. Jika inti yang tersisa cukup besar, tidak ada tekanan yang dapat menghentikan keruntuhan. Lubang hitam juga bisa tumbuh dengan menarik gas, debu, dan bintang, atau dengan bergabung dengan lubang hitam lainnya. Lubang hitam supermasif di pusat galaksi mungkin tumbuh melalui kombinasi pembentukan benih awal, proses makan yang cepat, dan penggabungan yang berulang-ulang, namun sejarah awal lubang hitam tersebut masih menjadi masalah penelitian yang aktif.
Jenis lubang hitam
Lubang hitam bermassa bintang biasanya terbentuk dari runtuhnya bintang masif. Lubang hitam supermasif memiliki massa jutaan hingga miliaran kali massa Matahari dan berada di pusat banyak galaksi, termasuk Sagittarius A* di Milky Way. Lubang hitam bermassa menengah mungkin menjembatani kesenjangan antara lubang hitam bintang dan lubang hitam supermasif, namun lubang hitam tersebut lebih sulit untuk dikonfirmasi. Lubang hitam purba adalah objek hipotetis yang mungkin terbentuk di alam semesta awal, meski belum ada yang bisa dikonfirmasi.
Apa yang bisa kita amati
Para astronom tidak dapat melihat ke dalam event horizon, namun mereka dapat mengamati lingkungan di sekitar lubang hitam. Gas yang jatuh ke dalam dapat membentuk piringan akresi panas yang bersinar dalam X-rays dan panjang gelombang lainnya. Bintang yang mengorbit pada benda kompak tak kasat mata dapat mengungkap massanya. Jet dapat diluncurkan dari daerah dekat lubang hitam. Gelombang gravitasi dapat mengungkap penggabungan. Teleskop radio yang terhubung ke seluruh Bumi dapat menggambarkan wilayah mirip bayangan di sekitar lubang hitam supermasif di dekatnya.
Event Horizon Telescope gambar
Pada tahun 2019, Event Horizon Telescope merilis gambar pertama bayangan lubang hitam, menunjukkan lubang hitam supermasif M87* di galaksi Messier 87. Pada tahun 2022, kolaborasi ini merilis gambar Sagittarius A*, lubang hitam di pusat Milky Way. Gambar-gambar ini tidak menampilkan event horizon secara langsung sebagai permukaan. Mereka menunjukkan cahaya yang dibelokkan oleh gravitasi di sekitar lubang hitam, membentuk cincin terang dan bayangan tengah gelap yang konsisten dengan general relativity.
Relativitas, waktu, dan gravitasi
Lubang hitam adalah salah satu prediksi paling jelas dari general relativity Einstein. Di dekat lubang hitam, gravitasi mengubah jalur cahaya, memperpanjang waktu relatif terhadap pengamat yang jauh, dan menciptakan gaya pasang surut yang ekstrem. Untuk lubang hitam kecil, gravitasi pasang surut di dekat cakrawala dapat meregangkan suatu objek secara dramatis, sebuah proses yang disebut spagetifikasi. Untuk lubang hitam supermasif, kekerasan lokal di cakrawala bisa jauh lebih sedikit meskipun pelarian masih mustahil dilakukan setelah dilintasi.
Mengapa hal itu penting
Lubang hitam penting karena menghubungkan pertanyaan terbesar dan terkecil dalam fisika. Mereka membentuk galaksi, power quasar dan jet energik, menciptakan gelombang gravitasi, menguji general relativity, dan mengungkap ketegangan antara gravitasi, mekanika kuantum, informasi, dan termodinamika. Mempelajari lubang hitam membantu para ilmuwan memahami bagaimana galaksi berevolusi, bagaimana perilaku ruang-waktu dalam kondisi ekstrem, dan di mana teori-teori saat ini tidak lagi cukup.