Lubang hitam (black hole) adalah sisa-sisa sebuah bintang masif yang telah mati. Jika Anda memahami bagaimana sebuah bintang bekerja, maka Anda akan tahu bahwa sebuah bintang dapat diidentikkan dengan reaktor fusi yang sangat besar dan luar biasa. Karena bintang terbentuk dari gas dan sangat san gat masif, maka terdapat sebuah medan gravitasi yang sangat kuat yang senantiasa berusaha meruntuhkan bintang. ementara itu, reaksi fusi yang ter!adi dalam inti bintang seumpama sebuah bom fusi raksasa yang men"oba meledakkan bintang. Keseimbangan antara gaya gravitasi dengan gaya ledakan tersebut merupakan faktor penentu ukuran sebuah bintang. Ketika bintang mati, reaksi fusi inti akan berhenti karena bahan bakar untuk berlangsungnya reaksi ini telah habis ha bis terbakar. terbakar. #ada saat yang sama, gravitasi bintang akan menarik materimateri ke arah dalam dan memampatkannya ke dalam inti. #ada saat inti memampat, inti men!adi panas dan menghasilkan ledakan supernova dimana material dan radiasi terlempar ke dalam ruang. Apa yang tersisa adalah sebuah inti yang sangat padat karena mengalami kompresi yang tinggi serta bersifat masif. $ravitasi inti tersebut sangat kuat. edemikian kuatnya sehingga "ahaya pun sulit untuk melepaskan diri dari tarikan gravitasi tersebut. %en!adilah inti itu lubang hitam. Karena "ahaya tidak dapat lolos dari tarikan gravitasi lubang hitam, maka lubang tersebut tidak nampak. &ukankah harus ada "ahaya yang terpan"ar atau terpantul dari sesuatu agar dapat kelihatan' Karena kuatnya gravitasi inti bintang mati tersebut, maka inti tersebut akan meresap masuk ke dalam susunan atau struktur ruangwaktu, sehingga kita dapat membayangkan sebuah sebuah lubang dalam ruang-waktu. tulah sebabnya diberi nama lubang hitam. nti ini yang men!adi bagian pusat dari sebuah lubang hitam disebut dengan istilah singularitas. edangkan bagian luarnya atau bagian depan dari lubang hitam disebut horion peristiwa. Kita bisa membayangkan horion peristiwa ini sebagai mulut atau pintu masuk lubang hitam. Jika ada sesuatu yang mampu melewati horion peristiwa ini, maka semuanya akan ber!alan baik. Jika sebuah benda berada di dalam horion peristiwa, semua *peristiwa+ (titik dalam ruang-waktu) akan berhenti, dan tak ada satu pun, bahkan "ahaya sekalipun yang dapat lolos dari situ. Jari-!ari horion peristiwa disebut !uga !ari-!ari "hwars"hild, nama yang berasal dari
nama Karl "hwars"hild, seorang astronom yang memimpin sebuah kelompok ilmuwan yang mempela!ari tentang teori lubang hitam.
Jenis-jenis Lubang Hitam Ada dua !enis lubang hitam. #ertama, lubang hitam Schwarzchild, kedua, lubang hitam Kerr . Lubang hitam Schwarzchild merupakan lubang hitam yang paling sederhana. nti lubang hitam !enis ini tidak mengalami rotasi. Jenis lubang hitam "hwar"hild h anya memiliki sebuah singularitas dan sebuah horion peristiwa. edangkan lubang hitam Kerr , merupakan lubang hitam yang berotasi. otasi ini ter!adi karena bintang yang men!adi asal-usul lubang hitam ini !uga berotasi. Ketika bintang berotasi ini runtuh, inti bintang tersebut tetap mengalami rotasi, sehingga lubang hitam yang dibentuknya !uga mengalami rotasi (berdasarkan hukum kekekalan momentum sudut).
Jika lubang hitam "hwar"hild hanya terdiri atas singularitas dan horion peristiwa, maka lubang hitam Kerr terdiri atas
• • •
•
Singularitas, inti yang runtuh Horizon peristiwa, mulut lubang hitam Ergosper, sebuah daerah ruang yang terdistorsi membentuk bidang yang seperti telur di sekitar horizon peristiwa (distorsi ini disebabkan oleh berputarnya lubang hitam, yang “menggesek” ruang di sekitarnya). atas statis, batas antara ergosper dan ruang yang normal.
Jika sebuah benda melalui ergosper maka benda tersebut masih dapat keluar dari lubang hitam dengan memanfaatkan energi rotasi lubang hitam. amun demikian, !ika sebuah benda melampaui horion peristiwa, maka benda tersebut akan tersedot ke dalam lubang hitam dan tidak akan pernah dapat lolos dari lubang hitam tersebut. Apa yang ter!adi di dalam lubang hitam, tak ada seorang pun yang mengetahuinya, bahkan teori-teori /sika kita yang sekarang tidak berlaku di daerah di sekitar singularitas. %eskipun demikian, ada tiga sifat dari lubang hitam yang dapat kita ukur, yaitu massanya, muatan listriknya, dan momentum sudutnya.
Bagaimana Mendeteksi Keberadaan Lubang Hitam? %eskipun kita tidak dapat melihat lubang hitam, kita dapat mendeteksi atau menebak kehadirannya dengan mengukur pengaruhnya terhadap benda-benda yang ada di sekitarnya. 0fek yang ditimbulkan oleh lubang !ds by "oogle hitam yang dapat digunakan mendeteksi keberadaannya antara lain adalah
•
• •
#erkiraan massa dari objek$objek yang mengorbit pada sebuah lubang hitam atau yang berpilin ke dalam intinya. E%ek lensa gra&itasi 'adiasi yang dipanarkannya
Massa &anyak lubang hitam yang memiliki benda-benda di sekitarnya, dan dengan mengamati perilaku benda-benda tersebut kita dapat mendeteksi keberadaan lubang hitam. elan!utnya dengan mengukur pergerakan benda-benda di sekitar sebuah titik yang diperkirakan sebagai lubang hitam, kita dapat menghitung massa lubang hitam tersebut. Apa yang harus kita "ari adalah sebuah bintang atau sebuah "akram gas yang berperilaku seolah-olah ada sebuah benda yang bermassa besar di sekitarnya. ebagai "ontoh, !ika sebuah bintang tampak atau "akram gas kelihatan bergerak *terhuyung-huyung+ atau berpilin dan tidak ada alasan yang tampak terhadap gerak *terhuyung-huyung+ ini dan alasan yang tidak tampak ini memiliki efek seolah-olah disebabkan oleh sebuah benda yang massanya lebih besar dari tiga kali massa matahari (massanya terlalu besar untuk sebuah bintang neutron), maka ada kemungkinan sebuah lubang hitam adalah penyebab gerak tersebut. Kita dapat menaksir massa lubang hitam tersebut dengan mengamati pengaruhnya terhadap benda-benda yang tampak. ebagai "ontoh konkret, pada inti galaksi $1 2345, terdapat sebuah piringan berbentuk spiral berwarna "okelat yang berotasi. 1akram ini berukuran sekitar ukuran sistem tata surya kita, tetapi massanya 5,3 milyar kali lebih besar dibandingkan massa matahari. %assa yang sedemikian besar untuk sebuah "akram mengindikasikan bahwa terdapat sebuah benda hitam dalam "akram ini.
Lensa gravitasi 6eori elativitas 7mum 0instein memprediksi bahwa gravitasi dapat melengkungkan ruang. 6eori ini dibuktikan kemudian pada saat ter!adinya gerhana matahari setelah posisi sebuah bintang diukur sebelumnya, selama dan sesudah ter!adinya gerhana. #osisi bintang bergeser karena "ahaya dari bintang dibengkokkan oleh gravitasi matahari. 8leh karena itu, sebuah benda yang memiliki gravitasi yang sangat kuat (seperti sebuah bintang atau lubang hitam) antara bumi dan sebuah benda yang sangat !auh dapat membengkokkan "ahaya dari benda yang !auh tersebut ke dalam sebuah fokus, seperti halnya pada lensa. 0fek ini dapat dilihat dalam gambar berikut.
"ambar di atas memperlihatkan keerahan !*H+$-$/ dari pengamatan teleskop di bumi (gambar kiri). "ambar sebelah kanan adalah gambar yang dihasilkan oleh teleskop ruang angkasa Hubble.
Photo courtesy 0!S!1Spae 2elesope Siene 3nstitute Credit4 0!S! and 5a&e ennett (6ni&ersity o% 0otre 5ame)
#ada gambar di atas, ke"erahan %A198-:4-&L ; ter!adi saat sebuah lensa gravitasi melewati sela antara %A198-:4-&L ; tersebut dengan bumi. #ada saat teleskop ruang angkasa 9ubble mengamati ob!ek tersebut, tampak dua bayangan ob!ek tersebut S!30" berdekatan satu sama lain, yang menun!ukkan sebuah efek lensa gravitasional. 8b!ek antaranya tidak kelihatan. 8leh karena itu, disimpulkan bahwa sebuah lubang hitam telah lewat antara bumi dan benda tersebut.
Radiasi yang dipancarkan #ada saat materi dari sebuah bintang !atuh ke dalam lubang hitam, materi tersebut akan dipanaskan hingga milyaran dera!at Kelvin dan akan mengalami per"epatan. %ateri yang superpanas ini akan meman"arkan sinar-<, yang dapat dideteksi oleh teleskop sinar-< seperti teleskop 1handra <-ray 8bservatory yang sedang mengorbit. &intang 1ygnus <-5 merupakan sebuah sumber sinar-< dan dianggap sebagai "ikal bakal sebuah lubang hitam. eperti pada gambar di atas, angin stelar yang berasal dari bintang lainnya, 9=0 334>4>, menghembuskan material ke dalam "akram (piringan) tambahan di sekitar lubang hitam. aat material ini !atuh ke dalam lubang hitam, maka akan dipan"arkan sinar-<, seperti pada gambar di bawah ini.
*itra sinar$7 dari *ygnus 7$8 yang diambil dari Chandra X-ray Observatory yang sedang
mengorbit #hoto ourtesy 0!S!1*7*
=i samping sinar-<, lubang hitam !uga menghamburkan material-material dengan kela!uan yang sangat tinggi membentuk semburan. &anyak galaksi yang teramati meman"arkan semburan seperti ini. sekarang ini, para ahli menduga bahwa galaksi-galaksi ini memiliki lubang hitam super masif (miliaran kali massa matahari) di pusatnya yang menghasilkan semburan termasuk pan"aran gelombang radio yang kuat. 1ontoh galaksi yang memiliki karakteristik seperti ini adalah galaksi %>? seperti gambar di bawah ini.
"ambar sebelah kiri dan bawah menunjukkan gambar pusat galaksi 9: yang diambil oleh teleskop radio di bumi. Sedangkan gambar di sebelah kanan adalah sebuah gambar tampak yang dihasilkan oleh teleskop ruang angkasa Hubble. #erhatikan semburan material yang berasal dari 9:
Photo courtesy 0!S!1Spae 2elesope Siene 3nstitute Credit 4 0'!+, 0S;, !ssoiate 6ni&ersities, 3n., 0!S!, and
Adalah penting untuk mengetahui bahwa lubang hitam bukanlah pembersih vakum kosmik. Lubang hitam tidak akan menelan segala-galanya. ehingga meskipun kita tidak dapat melihat
lubang hitam, terdapat fakta-fakta tak langsung yang menun!ukkan keberadaan benda hitam tersebut. Keberadaan benda hitam ini dikaitkan dengan per!alanan waktu dan lubang "a"ing serta benda-benda menarik lainnya di alam semesta ini.
