Ketika Lubang Hitam Ternyata Tidak Benar-Benar Hitam

Lubang hitam memiliki kecepatan lepas yang lebih besar dari kecepatan cahaya. Selama tidak ada yang bisa bergerak lebih cepat dari cahaya, maka tidak ada yang dapat melarikan diri dari lubang hitam. Ini adalah penjelasan mekanika sederhana dari lubang hitam. Tapi jika kalian menambahkan termodinamika dan mekanika kuantum, semua hal menjadi begitu rancu.

Fisikawan Stephen Hawking telah mengajukan sebuah hipotesis pada tahun 1974 yang menyatakan bahwa lubang hitam sebenarnya tidak hitam. Sebaliknyam benda eksotis di alam semesta ini memancarkan radiasi, kehilangan energi dan bisa menyusut. Namun, jumlah radiasinya terlalu kecil untuk dapat diobservasi, jadi bagaimana kita bisa menguji keabsahan hipotesa ini?

Profesor Jeff Steinhauer dari Israel Institute of Technology tidak hanya menemukan cara untuk mengujinya, tetapi dalam sebuah jurnal penelitian baru yang dipublikasikan dalam Nature Physics,  ia telah mengungkapkan bukti terkuat bahwa emisi dari lubang hitam, yang dikenal sebagai radiasi Hawking, adalah sangat nyata keberadaanya.

Steinhauer membangun sebuah model lubang hitam akustik. Model lubang hitam rancangan Steinhauer adalah, tentu saja, hanya gambaran dari lubang hitam yang sebenarnya. Model tersebut didasarkan pada usulan dari seorang ahli disika bernama Bill Unruh, yang menyarankan di era 80-an bahwa para ilmuan bisa menciptakan model lubang hitam dengan menggunakan berbagai media.

Alih-alih menggunakan cahaya sebagai media, Profesor Steinhauer menggunakan gelomang suara dalam model lubang hitamnya. Eksperimennya melibatkan perangkap yang memiliki frekuensi tertentu yang jauh lebih besar daripada energi dari "pertikel" suara (fonon), yang hanya dapat bergerak dengan kecepatan suara.

"Jika ada fonon di dalam lubang hitam akustik rancangan saya, ia tidak akan bisa melawan arus karena aliran pada lubang hitam ini lebih cepat dari keceparan suara. Seperti orang yang mencoba untuk berenang melawan arus." kata profesor Steinhauer.

Hal ini mungkin tampak sederhana, tetapi itu adalah model yang cukup akurat untuk menggambarkan seperti apa lubang hitam sebenarnya. Dan yang lebih penting, lubang hitam akustik ini teramati memancarkan radiasi HAwking yant telah lama dicari.

Hipotesis Hawking diperlukan karena relativitas dan mekanika kuantum tidak bekerja sama dengan baik. Lubang hitam membutuhkan kedua teori tersebut, sehingga perlu ada penelitian secara terus menerus dan luas terkait sifat lubang hitam dengan mendekati beberapa persamaan yang trlah kita miliki.

"Tujuan mempelajari lubang hitam adalah untuk belajar lebih jauh tentang hukum-hukum baru fisika, bukan hanya tentang lubang hitam itu sendiri." tambah Steinhauer

Radiasi Hawking adalah radiasi yang dilepaskan oleh lubang hitam akibat efek kuantum di dekat cakrawala peristiwa (eent horizon). Radiasi ini dinamai dari fisikawan Stephen Hawking yang membuat argumen yang mendukung keberadaannya pada tahun 1974, dan kadang-kadang juga dinamai dari Jacob Bekenstein yang memperkirakan bahwa lubang hitam seharusnya memiliki suhu dan entopi yang terbatas dan tidak nol.

Hawking menulis karyanya setelah mengunjungi Moskwa pada tahun 1973, di sana ilmuan Soviet, Yakov Zeldovich dan Alecei Starbinsky menunjukkan kepadanya bahwa menurut prinsip ketidakpastian mekanika kuantum, lubang hitam yang berotasi seharusnya menghasilkan dan mengeluarkan partikel. Membuatnya tidak benar-benar hitam.

Radiasi Hawking diketahui dapat mengurangi massa dan energi lubang hitam, sehingga lubang hitam akan kehilangan lebih banyak massa dari yang diterima lalu akan mengecil dan akhirnya menghilang.


Credit : InfoAstronomy

Apakah Lubang Hitam Memiliki Jalan Keluar Di Ujungnya?

Jauh di dalam lubang hitam, menurut teori, terdapat sebuah daerah yang dikenal sebagai singularitas gravitasi, di mana kurva ruang waktu menjadi tidak terhingga, dan tidak akam ada yang bisa kembali jika sudah mencapainya. Namun, dalam sebuah studi baru, para astronom mengatakan bahwa ada jalan keluar melalui lubang cacing di pusat lubang hitam.

Dengan teori ini, apapun materi yang masuk ke dalam lubang hitam akan mengalami efek spagetifikasi atau membentang dan memanjang secara ekstrim bagai spageti. Dan setelah materi yang mengalami efek spagetifikasi tersebut mencapai singularitas, maka akan kembali ke ukuran dan bentuk normal, lalu muncul di daerah yang berbeda di alam semesta.

Fisikawan Gonzalo Olmo dari Institute of Corpuscular Physic di Valencia mengusulkan skenario baru yang menganggap singularitas sebagai ketidaksempurnaan dalam struktur geometris ruang waktu. Dalam penelitian, yang diterbitkan dalam jurnal Classic and Quantum Gravity, tim astronom ini memfokuskan pada jenis lubang hitam yang tidak bergerak dan bermuatan listrik.

Secara khusus, dalam karya ilmiah ini Olmo telah menerapkan struktur geometri mirip dengan kristal atau lapisan graphene, yang tidak biasanya digunakan untuk menggambarkan sebuah lubang hitam. "Sama seperti kristal yang memiliki ketidaksempurnaan dalam struktur mikroskopisnya, wilayah pusat lubang hitam dapat diartikan sebagai sebuah anomali dalam ruang waktu, yang membutuhkan elemen geometris baru agar dapat menggambarkan mereka lebih tepat."

Dengan menggunakan geometri baru ini, Olmo dan rekan-rekannya dapat memperoleh gambarak lubang hitam di mana titik pusatnya merupakan bola yang sangat kecil. Pada permukaan inilah diperkirakan ada sebuah lubang cacing.

Untuk menggambarkan bagaimana teori ini dalam dunia nyata, kalian dapat menonton film Interstellar (2014), ketika tim astronot melakukan perjalanan antarbintang melalui lubang cacing mencari rumah baru bagi umat manusia. Mereka masuk ke lubang hitam, lalu melintasi lubang cacing, dan keluar ke daerah lain di alam semesta.

Tapi, apa lubang cacing sebenarnya? Lubang cacing atau lebih dikenal sebagai jembatan Einstein-Rosen dalam dunia ilmiah, disebut sebagai sebuah jembatan yang menghubungkan dua partikel alam semesta. Albert Einstein dan asistennya, Nathan Rosen, berusaha untuk menemukan cara yang dapat mengintegrasikan semua kekuatan alam menjadi sebuah model tunggal dan konsisten.

Pada tahun 1935, Einstein dan Rosen mempelajari lebih lanjut kaitan lubang hitam dan lubang cacing tersebut, dan menemui bahwa dari perumusan teori Relativitas Umum, struktur tuang waktu yang melengkung bisa menghubungkan dua wilayah dari ruang waktu yang jauh, melalui suatu bentuk serupa lorong, sebagai jalan puntas dalam ruang.

Apakah lubang cacing itu ada? Secara teori, lubang cacing ini memang merupakan solusi matematis mengenai hubungan geometris antara satu titik dalam ruang waktu dengan titik yang lainnya. Tapi, sampai saat ini belum ada bukti yang bisa mendukung keberadaannya, baik dari pengamatan maupun secara eksperimen.

Credit : InfoAstronomy