Lubang Hitam

Pada artikel ini, kita akan mengkaji mengenai konsep Lubang Hitam (Black Hole). Ukuran kritis bintang yang harus dicapai untuk menjadi cukup padat sehingga cahaya dapat terperangkap disebut radius Schwarzchild ahli fisika Jerman Karl Schwarzchild (1873-1916). Untuk matahari raidus tersebut hanya 3 km, lebih kecil daripada sunspot matahari. Jika radius aktual matahari sama dengan jari-jari Schwarzchild, maka densitas matahari menjadi sekitar sepuluh ribu triliun gram/ centi meter kubik. Sifat-sifat materi pada densitas ini diluar bidang ilmu fisika sekarang untuk dipahami.



Radius Schwarchild bertindak sebagai bahan informasi untuk setiap peristiwa yang terjadi setelah bintang menyusut menjadi lebih kecil dari ukuran kritis. Karena tidak ada cahaya foton yang dapat terlepas, maka pengamat yang berada diluar bintang tidak pernah melihat apa yang sedang berlangsung pada waktu berikutnya. Dengan pemangkasan arus foton, maka pengamat terputus pengetahuannya tentang kelanjutan penyusutan bintang. Pengamat dapat melihat penyusutan bintang pada ukuran mendekati radius Schwarchild karena foton-foton ini dapat mencapainya. Jika bintang terus memancarkan cahaya selama penyusutannya maka pengamat yang diluar bintang menemukan cahaya semakin bergeser ke warna merah ketika bintang makin mendekati radius Schwarchild . Tetapi karena bintang menyusut, medan gravitasi yang kuat mengakibatkan interval kedatangan foton pada sebuah jarak dengan pengamat menjadi panjang. Foton terakhir yang diemisikan oleh bintang ketika ukurannya menjadi kecil dari radius Schwarchild tidak akan pernah mencapai pengamat, dan karenanya pengamat tidak pernah melihat penyusutan bintang terakhir. Dari sudut pandang pengamat yang berada diluar, maka sebuah bintang yang ukurannya lebih kecil dari radius Schwarchild dapat disebut Collapsar (benda kempis) atau lubang hitam.

Tak pelak lagi bahwa lubang hitam menjadi sulit untuk diamati. Setiap foton yang diemisikan oleh bintang dengan kuat akan tergeser merah sehingga tingkat cahaya Collapsar menjadi rendah. Setiap radiasi elektromagnetik atau materi yang mendekat radius Schwarchild ditelan kedalam lubang hitam dan tidak pernah terlepas darinya. Sifat-sifat ini yang menghalangi pengamatan sebuah lubang hitam yang terisolasi, sama seperti kemungkinan kita mengamati sebuah lubang hitam dengan benda-benda lain.

Setiap radiasi atau materi yang jatuh kedalam lubang hitam akan memeproleh energi. Jika materi yang jatuh ini diionisasikan, maka kecepatan partikel-partikel yang diberi muatan oleh gravitasi menyebabkan emisi radiasi elektromagnetik terlepas ke angkasa, asalkan emisi ini terjadi diluas radisu Schwarschild. Gaya gravitasi dekat lubang hitam akan memeras materi dan bila gas ditekan akan menjadi panas. Panas ini mengionisasikan atom dan gas terionisasi mempercepat kedalam  medan gravitational. Akhirnya, gas menjadi cukup panas sehingga memancarkan sinar-X. Karena itu lubang hitam dapat dilihat dengan teleskop sinar-X.

Apakah ahli astronomi melihat sumber sinar-X? Jawabannya ya, melalui satelit sinar X yang diluncurkan kedalam orbit pada tahun 1969. Teleskop sinar X dalam satelit mengamati area-area langit yang luas dan mendapatkan sejumlah sumber sinar-X. Salah satunya dalam konstelasi Cygnus yang disebut Cygnus X-1 yang mempunyai sifat kerdipan secara cepat, dalam waktu kurang dari 10 milli sekon. Hal ini menunjukkan bahwa daerah yang mengemisikan sinar-X  harus mempunyai diameter kurang dari 0.0 sekon cahaya (3000 km). Pada tahun 1971 ahli astronomi radio menemukan emisi radio dari Cygnus X-1 dan dapat menunjukkan dengan tepat lokasinya. Benda ini menjadi calon utam dalam penyelidikan lubang hitam. Keadaan akhir lubang hitam menunjukkan sebuah teka-teki yang menyulitkan terhadap teoritis, karena tidak pernah mengamati apa yang sedang terjadi didalam radius Schwarschild. Tetapi sesuatu harus terjadi dalam kenyataannya, sebuah bintang tidak dapat menyusut menjadi volume nol dan densitas tak berhingga.


Dalam teori relativitas umum, Einstein menunjukkan bahwa medan gravitasi beraksi terhadap ruang uang melengkung. Salah satu pengaruh yang dramatis dari teori ini adalah bahwa cahaya tidak dapat melepaskan diri dari benda yang memiliki gravitasi cukup kuat, benda ini adalah lubang hitam. Schwarschild memperkirakan keberadaan singularitas dipusatnya yaitu sebuah titik dimana semua yang ada dalam horizon kejadian akan mengakhiri keberadaanya. Horizon kejadian adalah batas benbentuk bola dari suatu lubang hitam dilihat dari sisi dalam, yang dari dalamnya tak satu pun benda atau cahaya dapat keluar.

Schwarschild membuktikan bahwa radius lubang hitam R dapat dihubungkan dengan massa M dengan mengikuti persamaan sebagai berikut:


G adalah konstanta gravitasi universal, dan C adalah kecepatan cahaya. Jika bumi menyust tanpa kehilangan massanya, maka bumi akan berdiamater kira-kira 18 mm sebelum berubah menjadi lebang hitam. Inti galaksi yang terdiri atas milyaran bintang akan menyusut menjadi lubang hitam apabila semua bintang itu dimasukkan ke dalam ruang yang tidak lebih besar dari tata surya kita.

Menurut Schwarschild, pesawat antariksa yang telah berada di dalam lubang hitam akan ditarik secara paksa ke dalam gravitasi yang sangat kuat jika pesawat tersebut semakin medekati pusat lubang hitamtersebut. Pesawat dan awaknya akan semakin diregang ketika mereka ditarik ke pusat lubang hitam dan dihisap menjadi potongan-potongan. Lubang hitam mengintai setiap penghuni planet di pusat glaaksi dan akan menelan bintang-bintang disekitarnya sehingga menjadi semakin berat dan makin kuat. Jika tidak ada yang dapat melepaskan diri dari lubang hitam, tampkanya "monster kosmis" ini ditakdirkan menelan materi untuk selamanya.

Yang paling buruk adalah lubang hitam yang berputar, menyeret ruang dan waktu mengelilingi horizon kejadiannya. Setiap benda didekat horizon kejadian akan dikenai efek seretan akibat perputaran lubang hitam. Tetapi, sifat lubang hitam berputar adalah bahwa energi dapat ditarik keluar dari dalamnya. Untuk melakukannya, sebuah benda didekat horison kejadian dipecah menjadi dua bagian, satu dicampakkan ke lubang hitam melawan putarannya dan bagian lain dilontarkan ke antariksa gerak putar lubang hitam. Bagian pertama mengurangi kecepatan mengurangi kecepatan perputaran atau mengurangi energi lubang hitam, sedangkan bagian kedua membawa energi kinetik ke antariksa. Barangkali ini adalah mekanisme lubang hitam dipusat galakasi dapat melepas energi pada kecepatan yang sangat besar.

Semakin kecil massa lubang hitam, semakin tinggi temperaturnya dan semakin cepat lubang hitam itu menguap. Jika massanya lebih dari satu milyar ton maka waktu yang diperlukan untuk menguap lebih lama daripada umur bintang tertua. Radius Schwarschild yang sesuai dengan massa ini kira-kira  sama dengan diameter inti atom. Lubang hitam pada pusat Galaksi jah lebih massive  dan akan menarik semua materi disekitarnya yang memancarkan radiasi energi tinggi ketika materi itu bergerak menuju horison kejadian.

Referensi: Prof. Bayong Tjasyono. Ilmu kebumian dan antariksa. Rosda Karya


Post a comment