Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dalam bidang astronomi diseluruh dunia, banyak para ilmuwan yang sampai sekarang masih meneliti tentang lubang hitam (Black Hole). Mulai dari apa itu lubang hitam serta manfaat lubang hitam (Black Hole) terhadap galaksi bimasakti. Oleh karena itu, penulis tertarik untuk mengupas tentang peranan lubang hitam (Black Hole) tersebut.
Lubang hitam sampai sekarang ini belum diketahui pasti kebenarannya akan keberadaan dari lubang hati itu sendiri. Penelitian mengenai lubang hitam terus berlanjut sampai sekarang ini. Dengan semakin canggihnya ilmu pengetahuan teknologi, informasi, dan komunikasi, maka penelitian akan lubang hitam semakin lebih mudah sehingga mendorong para peniliti untuk meneliti lebih jauh mengenai lubang hitam.
Pengertian Lubang Hitam (Black Hole)
Lubang hitam adalah sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar. Gaya gravitasi yang sangat besar ini mencegah apa pun lolos darinya kecuali melalui perilaku terowongan kuantum. Medan gravitasi begitu kuat sehingga kecepatan lepas di dekatnya mendekati kecepatan cahaya. Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektromagnetik yang dapat lolos dari gravitasinya, bahkan cahaya hanya dapat masuk tetapi tidak dapat keluar atau melewatinya, dari sini diperoleh kata “hitam”.
Istilah “lubang hitam” telah tersebar luas, meskipun ia tidak menunjuk ke sebuah lubang dalam arti biasa, tetapi merupakan sebuah wilayah di angkasa di mana semua tidak dapat kembali. Secara teoritis, lubang hitam dapat memliki ukuran apa pun, dari mikroskopik sampai ke ukuran alam raya yang dapat diamati. Sebuah lubang hitam adalah wilayah ruang-waktu di mana gravitasi mencegah apa pun, termasuk cahaya , melarikan diri.
Teori relativitas umum memprediksi bahwa cukup kompak massa akan merusak ruang-waktu untuk membentuk lubang hitam. Sekitar lubang hitam ada permukaan matematis didefinisikan disebut cakrawala peristiwa yang menandai point of no return. Hal ini disebut “hitam” karena menyerap semua cahaya yang hits cakrawala, yang mencerminkan apa-apa, hanya seperti sempurna tubuh hitam di termodinamika.
Sejarah Lubang Hitam (Black Hole)
Teori yang menyatakan adanya lubang hitam pertama kali diperkenalkan pada abad ke 18 oleh John Michell dan Pierre Simon Laplace, kemudian teori ini dikembangkan oleh Karl Schwarzschild dengan berdasar pada teori relativitas Albert Einstein pada tahun 1916, kemudian istilah lubang hitam semakin terkenal karena dipopulerkan kembali oleh Stephen William Hawking.
Awalnya suatu bintang terbentuk dengan kondisi tingkat radiasi dan gravitasi yang seimbang. Semakin lama, bintang ini akan kehabisan bahan bakar untuk melakukan fusi tingkat radiasinya akan semakin lemah. Ketidakseimbangan dimana gravitasinya lebih kuat membuat bintang tersebut membuat terjadinya penghancuran pada bintang tersebut. Saat mencapai suatu titik tertentu bintang ini akan kolaps dan menyebabkan ledakan yang dikenal dengan supernova.
Ledakan ini akan membuat kepadatan benda terus meningkat dan memaksa gravitasi untuk terus meningkat pula, kekuatan gravitasi inilah yang kemudian dapat menciptakan sebuah Blackhole atau lubang hitam.
Lama kelamaan lubang hitam ini dapat mati dengan sendirinya, seiring berjalannya waktu lubang hitam akan terus mengecil karena tekanan gravitasinya sendiri. Hingga nanti akhirnya akan menghasilkan ledakan yang super besar. Tetapi proses ini berlangsung dalam waktu yang sangat lama, sehingga kemungkinan besar manusia tidak akan bisa mengamati terjadinya ledakan ini.
Asal Mula Lubang Hitam (Black Hole)
Lubang Hitam tercipta ketika suatu obyek tidak dapat bertahan dari kekuatan tekanan gaya gravitasinya sendiri. Banyak obyek (termasuk matahari dan bumi) tidak akan pernah menjadi lubang hitam. Tekanan gravitasi pada matahari dan bumi tidak mencukupi untuk melampaui kekuatan atom dan nuklir dalam dirinya yang sifatnya melawan tekanan gravitasi. Tetapi sebaliknya untuk obyek yang bermassa sangat besar, tekanan gravitasi-lah yang menang.
Sebenarnya ada teori yang menyebutkan, daya hisap sebuah lubang hitam bisa melemah lalu ia akan masuk ke fase tidur, berhenti memakan benda angkasa. Lubang hitam yang disebut Sagittarius A itu letaknya berada di tengah galaksi Bima Sakti. Scherbakov, astronom dari Pusat Astrofisika Harvard mengatakan, lubang hitam di galaksi Bima Sakti hanya memakan 0,01% bintang di sekelilingnya.
Namun selanjutnya peneliti juga menemukan fakta, lubang hitam senantiasa berevolusi, sehingga bisa jadi akan aktif lagi suatu hari nanti. Semakin banyak ia menelan bintang, semakin cepat pula proses evolusinya. Menurut data yang didapat dari teleskop luar angkasa, selama beberapa tahun terakhir ini, semakin banyak lubang hitam menelan benda angkasa. Selain itu, dikatakan bahwa semakin banyak ia menghisap benda angkasa, semakin besar pula daya sedotnya. Ini dikarenakan peningkatan unsur ion di dalamnya.
Namun tidak hanya berevolusi, belakangan juga diketahui lubang-lubang hitam yang ada di berbagai galaksi juga saling bergabung. Berbagai benda angkasa yang masuk ke dalam lubang hitam mengandung banyak energi dalam jumlah besar. Sehingga gabungan antarlubang hitam tentunya juga meningkatkan jumlah energi yang dimilikinya. Energi ini dapat mengendalikan alur keluar masuk gas dan debu ke luar lubang.
Tidak hanya debu dan gas, para astronom meyakini bahwa hisapan sebuah lubang hitam juga banyak melepaskan sinar-X dan gelombang radioaktif. Namun jumlah radiasi sinar X yang mereka amati belum dapat dijelaskan. Yang jelas, semuanya itu memengaruhi perkembangan galaksi yang tempat lubang hitam itu berada.
Memahami proses dan cara kerja dan evolusi lubang hitam adalah penting untuk menjelaskan formasi galaksi bima sakti dan keutuhan bumi di masa depan. Mempelajari radiasi dan interaksi antargalaksi dapat membuat kita paham akan besarnya medan gravitasi,gaya magnet, dan proses radiasi lubang hitam. “Kami telah mempelajari data dari teleskop ruang angkasa selama beberapa tahun terakhir, dan menemukan bahwa semakin cepat lubang hitam melahap material angkasa, maka semakin tinggi daya ionisasinya,” ujar David Ballantyne, asisten profesor fisika Georgia Institute of Technology.
Ahli fisika angkasa saat ini belum memiliki penjelasan yang cukup mengenai daya sedot lubang hitam dan bagaimana pertumbuhannya atau apa yang membuat lubang hitam tertentu berhenti berkembang. Tapi yang jelas, lubang hitam dan cakram di sekitarnya akan memengaruhi benda-benda langit. “Penghisapan lubang hitam atas benda angkasa melepaskan banyak energi. Tidak hanya radiasi, tapi juga gas yang dilepaskan sampai jauh ke luar galaksi.
Gas ini dapat mengubah susunan letak bintang, dan menghentikan perkembangan galaksi,” ujar Ballantyne. “Daya hisap lubang hitam masih terus dipelajari. Ada yang berkembang dan ada juga yang mati. Mempelajari ini penting untuk mengetahui bentuk dan perubahan susunan galaksi kita,” tambah Ballantyne.
Lubang hitam memang menyedot benda angkasa. Bumi berrisiko ditelan olehnya. Namun risikonya ternyata tidak hanya itu. Gas yang disemburkan dari dalamnya pun dapat membuat benda angkasa bergeser, dan bahkan mungkin bertabrakan.
Teori Lubang Hitam (Black Hole)
Ada beberapa teori terkenal tentang Black Hole yaitu:
- Teori Relativitas Umum
Pada 1976, pakar astrofisika ternama, Stephen Hawking mengemukakan teori bahwa lubang hitam terbentuk dari bintang raksasa yang tekanan gravitasinya luar biasa besar sehingga menarik energi dan materi di dekatnya. Energi dan materi itu diyakininya akan musnah ditelan lubang hitam.
- Teori Fisika Kuantum
Teori fisika kuantum berlawanan dengan teori relativitas umum. Teori fisika kuantum menyatakan bahwa materi dan energi tidak bisa dihancurkan, namun hanya berganti wujud. Hawking sempat menyatakan kalau sejatinya materi yang terisap lubang hitam akan mengalir menuju jagad raya baru.
Tetapi setelah dipikir kembali oleh Hawking, ia akhirnya menyatakan bahwa lubang hitam tidak menghancurkan segala yang diisapnya, namun menyimpan apa yang diisapnya dalam waktu lama. Setelah lubang hitam rusak dan mati, apa yang pernah diisapnya dipancarkan kembali ke jagad raya dalam keadaan tercerai-berai. Pemikiran baru Hawking yang radikal ini diungkapkannya dalam Konferensi Internasional Mengenai Gravitasi dan Relativitas Umum ke 17 di Dublin, Irlandia, Rabu (21/7).
- Teori Evolusi Bintang
Menurut teori evolusi bintang, lubang hitam berasal dari sejenis bintang biru yang memiliki suhu permukaan lebih dari 25,000 derajat celcius. Ketika pembakaran hidrogen di bintang biru yang memakan waktu kira-kira 10 juta tahun, ia menjadi bintang biru raksasa.
Kemudian, bintang itu menjadi dingin dan menjadi bintang merah raksasa. Dalam fase itulah, akibat tarikan gravitasi-nya sendiri, bintang merah raksasa mengalami ledakan dahsyat atau disebut dengan Supernova dan menghasilkan dua jenis bintang yaitu bintang Netron dan lubang hitam.
Pengamatan dari teleskop sinar-X ruang angkasa selama lebih dari satu dekade menunjukkan kekuatan tarikan gravitasi lubang hitam menyebabkan banyak bintang yang hancur dan ditelan olehnya.
Ahli-ahli astronomi sudah berhasil mengamati bagaimana proses lubang hitam menyedot gas yang berterbangan di sekitarnya. Gas yang disedot itu menjadi panas sehingga memancarkan radiasi dalam berbagai panjang gelombang, mulai dari gelombang radio hingga gelombang sinar-X.
Sifat dan Struktur Lubang Hitam (Black Hole)
Adapun sifat dan struktur Black Hole ( Lubang Hitam ) yang diantaranya yaitu:
- Cara Kerja Black Hole
Cara kerja black hole ialah seperti vakum cleaner raksasa yang tidak terlihat, gerakan blackhole sulit untuk dideteksi dan penyerapan benda-benda disekitarnya berlangsung sangat cepat, pergerakan black hole terjadi secara terus menerus dan teratur.
- Medeteksi Keberadaan Black Hole
Sampai saat ini ilmuan masih belum menemukan cara pasti untuk mendeteksi keberadaan black hole. Mereka tidak terlihat dan meninggalkan jejak yang sulit terdeteksi. Cara yang digunakan untuk mendeteksi black hole saat ini ialah dengan mengamati bintang yang hilang secara tiba-tiba.
- Suara Black Hole
Seorang ilmuan NASA mengungkapkan bahwa saat black hole beraksi, terdapat gelombang suara dengan irama tertentu yang keluar dari black hole. Gelombang suara tersebut kemungkinan muncul sebagai hasil dari penyerapan suatu objek oleh black hole.
- Pertumbuhan Black Hole
Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa pertumbuhan black hole dengan pertumbuhan galaksi saling berhubungan satu sama lain. Semakin padat suatu galaksi “semakin banyak bintang baru yang terbentuk” maka akan semakin besar kemungkinan black hole dapat menyerap bintang-bintang tersebut, dengan menyerap objek yang ada disekitarnya maka massa dari black hole pun bertambah.
Proses Terbentuknya Lubang Hitam (Black Hole)
Teori lubang hitam dikemukakan lebih dari 200 tahun yang lalu.Pada 1783, ilmuwan John Mitchell mencetuskan teori mengenai kemungkinan wujudnya sebuah lubang hitam setelah beliau meneliti dan mengkaji teori gravitas Isaac Newton.
Beliau berpendapat, jika objek yang dilemparkan tegak lurus ke atas, maka ia akan terlepas dari pengaruh gravitasi Bumi setelah mencapai kecepatan lebih dari 11 km/s, maka tentu ada planet atau bintang lain yg memiliki gravitasi lebih besar dari pada Bumi.
Istilah “lubang hitam” pertama kali digunakan oleh ahli fisika Amerika Serikat, John Archibald Wheeler pada 1968. Wheeler memberi nama demikian karena lubang hitam tidak dapat dilihat, karena cahaya turut tertarik ke dalamnya sehingga kawasan di sekitarnya menjadi gelap. Menurut teori evolusi bintang, lubang hitam berasal dari sejenis bintang biru yang memiliki suhu permukaan lebih dari 25.000 derajat Celcius.
Ketika pembakaran hidrogen di bintang biru yang memakan waktu kira-kira 19 juta tahun selesai, ia akan menjadi bintang biru raksasa. Kemudian,bintang itu menjadi dingin dan menjadi bintang merah raksasa. Dalam fase itulah,akibat tarikan gravitasi nya sendiri, bintang merah raksasa mengalami ledakan dahsyat atau sering disebut dengan Supernova dan menghasilkan 2 jenis bintang yaitu bintang Netron dan Black Hole.
Mengenai bobotnya, black hole seberat bumi itu diameternya kurang dari satu sentimeter saja dan black hole seberat matahari itu diamenternya hanya 3 km. Black hole ukuran sedang itu beratnya1031 Kg, dengan diameter 30 km saja. Ada banyak Black Hole di pusat galaksi kita dan galaksi-galaksi lain, dan satunya memiliki berat jutaan kali berat matahari.
Sebuah pertanyaan kemudian muncul, bagaimana ilmuan melihat benda ini ?Bagaimana ia bisa dilihat sedangkan ia tidak mengeluarkan pancaran cahaya? Muncul pemikiran dari seorang peneliti bahwa Black Hole itu memiliki ukuran tertentu, dan ia berjalan di ruang angkasa. Ia pasti akan lewat di depan sebuah bintang sehingga cahayanya tertutup dari kita, seperti kejadian gerhana matahari.
Setelah ide itu dilaksanakan dan terbukti benar, maka para ilmuwan sepakat bahwa cahaya bintang tersebut tertutup karena lewatnya Black Hole, sehingga mengakibatkan tertutupnya pancaran cahaya yang bersumber dari bintang tersebut.Hal itu terjadi selama jangka waktu tertentu, kemudian bintang tersebut kembali menunjukkan sinarnya.
Jenis-Jenis Lubang Hitam (Black Hole)
Berdasarkan ukuran dan kekuatannya terdapat 3 jenis black hole yaitu:
- Miniature Black Hole
Sesuai dengan namanya jenis black hole ini merupakan black hole yang paling kecil. Miniature black hole belum pernah ditemukan sekalipun tetapi ilmuan mengasumsikan bahwa black hole yang massanya jauh lebih kecil dari matahari kita ini ada di suatu tempat. Miniature black hole terbentuk tidak lama setelah pembentukan tata surya berdasarkan teori Big Bang sekitar 13 milyar tahun yang lalu.
- Stellar Black Hole
Stellar Black Hole ialah black hole yang terbentuk dari bintang yang besar massanya lebih dari 20x massa matahari kita, Black hole jenis ini berlokasi di ruang antar bintang atau insterstellar.
- Supermassive Black Hole
Black hole tipe ini memiliki ukuran dan kekuatan yang super besar dan biasanya terletak di pusat galaksi. Sangking besarnya, massa dari lubang hitam ini dapat mencapi miliaran kali massa matahari, galaksi kita, bimasakti, mempunyai satu black hole supermassive di pusatnya.
- White Hole
Kebalikan dari black hole yang menyerap materi, white hole justru “memuntahkan” materi yang diserap oleh black hole. Namun, ini hanyalah sebatas teori para ilmuwan. White hole secara nyata, belum ada pembuktiannya.
White hole erat kaitannya dengan time travel. Jika memang ujung dari black hole adalah white hole yang menghubungkan dua tempat terpisah seperti tunel yang mempersingkat perjalanan waktu, maka time travel mungkin dilakukan. Beberapa ilmuwan yang mencoba meneliti white hole salah satunya adalah Prof. Michiku menyatakan secara teoritis time travel melalui white hole itu dapat diterapkan namun praktekannya hampir mustahil.
Sesuai hukum kekekalan energi dan kesetimbangan massa>> E masuk= E hilang + E yang keluar dan itu berarti massa yang masuk harus sama dengan massa yang hilang dan keluar.Black hole menghisap massa dan energi teorinya white hole yang mengeluarkan. Kemungkinan lain dari sisi lain dari black hole adalah big bang. Bayangkan saja jika sebuah pusaran air menyedot begitu banyak air dan sampah plastik maka dia juga akan mengeluarkan air dan sampah plastik dalam jumlah dan kecepatan yang hampir sama juga.
Kecepatan gravitasi di sekitar black hole dikatakan hampir absolute jadi dengan demikian kecepatan hembusan di sekitar white hole juga mendekati absolute, dan itu artinya adalah big bang. Dapat disimpulkan white hole adalah sebuah monster kosmis yang berfungsi untuk mengeluarkan seluruh materi yang sudah dihisap oleh black hole.
- Parallel Universe (Wormhole)
Jika ujung dari blackhole adalah white hole dengan big bangnya maka tentu saja ini akan membentuk jagad raya baru. Jika di jagat ini ada milyaran galaxy dan milyaran black holenya maka begitu juga dengan parallel universe.
Worm hole fungsinya yang lebih jelas adalah seperti jalan pintas yang menghubungkan antara dua ruang dan waktu yang berbeda. Inilah salah satu cara menurut para peneliti untuk mencapai tingkatan alam semesta yang lebih tinggi.
Cara Kerja Lubang Hitam (Black Hole)
Black hole dikenal sebagai pemakan yang ceroboh.Mereka mencerna sedikit saja benda yang berada di piring makannya, lalu memuntahkan sisanya ke ruang angkasa.Dalam kasus ini, hanya sekitar satu persen dari bagian bintang itu yang ditelan.Sisanya dilemparkan kembali ke galaksi menggunakan energi yang luar biasa dahsyat.
Intensitas pancaran itu kemudian melemah seiring dengan makin tercerainya tubuh sang bintang. Penurunan aktivitas pancaran yang cepat diduga juga terjadi karena adanya penghisapan lebih lanjut oleh ruangan di sekitar black hole. Pada puncaknya, black hole bisa menelan sebuah objek seukuran Bumi tiap 10 menit.
Para astronom sejauh ini mendeteksi keberadaan black hole dengan memperhatikan aktivitas cahaya serta kecepatan bintang maupun gas-gas di jagad raya.Bila di suatu tempat tidak ditemukan cahaya, namun di sekitarnya banyak objek angkasa menuju ke satu titik dengan kecepatan tinggi sebelum hilang, maka titik tersebut dipastikan sebuah black hole.
Fakta Unik Mengenai Black Hole
Berikut ini terdapat beberapa fakta unik tentang lubang hitam (black hole) terdiri atas:
- Cahaya melengkung begitu dalam di dekat lubang hitam sehingga apabila kita berada dekatnya dan berdiri membelakangi, kita akan dapat melihat berbagai bayangan dari setiap bintang di jagat raya, dan dapat melihat bagian belakang dari kepala kita sendiri.
- Di bagian dalam sebuah lubang hitam, ketentuan-ketentuan soal jarak dan waktu berlaku kebalikan: seperti halnya saat ini kita tidak dapat menghindar dari perjalanan menuju masa depan, di dalam lubang hitam kita tidak dapat mengelak dari singularitas sentral.
- Apabila kita berdiri pada sebuah jarak aman dari lubang hitam dan melihat seorang teman terjatuh ke dalamnya, dia akan terlihat bergerak melamban dan hampir berhenti ketika sampai di tepian event horizon. Bayangan teman itu akan memudar dengan sangat cepat. Sayangnya, dari sudut pandangnya sendiri dia akan melintasi event horizon dengan aman, dan akan bertemu dengan ajalnya di singularitas.
- Lubang-lubang hitam adalah objek-objek yang paling sederhana di jagad raya. Kita dapat menggambarkannya secara utuh dengan hanya mengetahui massa, olakan, dan muatan listriknya. Sebaliknya, untuk melukiskan secara utuh sebutir debu saja, kita harus menjelaskan posisi dan kondisi seluruh atomnya.
- Lubang-lubang hitam dapat menguap, tetapi dengan sangat lambat. Bahkan untuk seukuran massa sebuah gunung akan bertahan selama sepuluh miliar tahun, dan untuk massa yang sama dengan matahari proses penguapan akan selesai setelah 1067
- Lubang hitam tidak meradiasikan cahaya, dan sebuah objek yang terjatuh ke dalamnya tidak akan mampu lagi memancarkan cahayanya. Semua itu menjadikan upaya mendeteksi lubang hitam akan sangat menantang. Hanya ketika sebuah lubang hitam berada dalam wujudnya yang kembar dan efek gravitasi menyebabkan pasangannya itu menghasilkan gas, kita dapat mendeteksi sinar-X. Sinar yang berasal dari piringan-piringan di sekitar lubang hitam terlihat sangat mirip dengan sinar yang berasal dari piringan-piringan di sekitar bintang-bintang neutron.
- Kita dapat pula menduga keberadaan sebuah lubang hitam di pusat sejumlah galaksi apabila bintang-bintang bergerak sangat cepat di sekitar sejumlah objek yang tidak terlihat. Pernah adanya pendapat dari Prof. JownKin. H. Steel : Bahwa “Suatu hari nanti bumi beserta waktu-waktunya akan terserap habis oleh Monster Gravity ini”.
Daftar Pustaka:
- Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Jakarta: Erlangga
Demikianlah pembahasan mengenai Lubang hitam adalah sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan kalian semua,, terima kasih banyak atas kunjungannya.
Baca Juga Artikel Lainnya: