Lubang hitam adalah fenomena paling misterius dan tidak biasa di Alam Semesta. Di kedalaman ruangnya tersembunyi banyak rahasia yang belum dapat dipahami oleh umat manusia.
- Apa itu “lubang hitam”?
- Mengapa “lubang hitam” mendapat nama seperti itu?
- Konfigurasi apa yang dimiliki lubang hitam?
- Bagaimana struktur struktur lubang hitam?
- Apa saja jenis lubang hitam yang ada?
- Berapa banyak lubang hitam yang ada di Galaksi?
- Apa lubang hitam terbesar?
- Untuk tujuan apa lubang hitam dipelajari dan berapa banyak yang telah ditemukan?
- Apa yang terjadi jika Anda jatuh ke dalam lubang hitam?
- Apakah lubang hitam saling bertabrakan?
- Apakah ada ancaman kehancuran Alam Semesta ketika lubang hitam terbangun?
Sifat fisik benda luar angkasa tersebut dianggap tidak dapat dipahami dan aneh. Dari sudut pandang ilmiah, mereka selalu membangkitkan minat besar di kalangan astronom dan fisikawan di seluruh dunia.
Berkat teknologi terkini, saat ini dimungkinkan tidak hanya untuk mengembangkan berbagai macam teori ilmiah yang menyarankan struktur lubang hitam, tetapi juga berhasil menerapkannya dalam praktik.
Ahli astrofisika baru-baru ini dapat memperoleh gambar pertama dari formasi ruang-waktu yang unik ini.
Apa itu “lubang hitam”?
Meskipun namanya misterius, lubang hitam, dalam hal karakteristik dan komposisi strukturalnya, adalah salah satu objek kosmik paling sederhana di Alam Semesta. Mereka hanya memiliki dua parameter dasar – massa jenis dan kecepatan rotasi.
Dalam ilmu astrofisika terdapat hipotesis bahwa fenomena ini merupakan proses akhir dari transformasi evolusioner sebuah bintang. Pada tahap kehidupan terakhir benda angkasa, terjadi ledakan, akibatnya muncul lubang hitam di bagian tengahnya. Para ahli astrofisika menyebut formasi kosmik baru yang diperoleh dengan cara ini sebagai “cakrawala peristiwa”.
Perlu diketahui bahwa benda ini tidak memiliki cangkang fisik. Hanya sebagian ruang, yang terletak pada jarak tertentu dari zona pusat, di mana tidak ada pengaruh gaya gravitasi, yang berfungsi sebagai itu.
Ketika benda atau cahaya kosmik memasuki cakrawala peristiwa, mereka tidak akan pernah bisa lepas dari lubang hitam karena pengaruh medan gravitasi yang kuat pada benda tersebut.
Mengapa “lubang hitam” mendapat nama seperti itu?
Fenomena ruang-waktu ini disebut demikian karena mampu menyerap gelombang cahaya secara sempurna. Oleh karena itu, tidak dapat dilihat secara visual.
Lubang hitam hanya dapat dilihat dalam satu kondisi, ketika di dekat cakrawala peristiwa terdapat cangkang zat khusus, misalnya gas.
Benda ini masih terlihat jelas karena menyerap materi dan energi dari bintang terdekat.
Tidak ada metode lain untuk mendeteksi lubang hitam, karena lubang hitam tidak dapat dilihat menggunakan instrumen apa pun.
Namun, terlepas dari kemampuan lubang hitam untuk menyerap energi cahaya sepenuhnya tanpa memantulkannya dengan cara apa pun, para ilmuwan berpendapat bahwa benda luar angkasa tersebut masih memiliki sifat memancarkan cahaya.
Selama keberadaannya, mereka mampu mengirimkan partikel-partikel tertentu dari jenis yang paling sederhana ke luar angkasa. Kebanyakan dari mereka adalah gelombang elektromagnetik fotonik.
Dalam aspek fisiknya, fenomena ini dapat dianggap sebagai penguapan bertahap. Namun keberadaannya dianggap hanya hipotesis teoretis yang belum terkonfirmasi, yang dalam kalangan ilmiah disebut “radiasi Hawking“.
Lubang hitam hanya dapat diketahui ketika mereka bersentuhan satu sama lain, karena proses ini disertai dengan pancaran gelombang cahaya tampak gravitasi.
Pembentukan fenomena kosmik ini terutama bergantung pada massa spesifiknya. Atas dasar ini, lubang hitam dibagi menjadi beberapa kelompok: masif – massanya jutaan kali lebih besar dari tata surya dan sirkumsolar – dengan berat sedikit lebih besar dari massa Matahari.
Dimensi ruang lubang hitam berbanding lurus dengan nilai massa spesifiknya. Semakin tinggi bobot suatu objek, semakin besar parameter lebar cakrawala peristiwa.
Berdasarkan studi eksperimental, para ahli astrofisika telah membuktikan hipotesis teoretis bahwa lubang hitam kategori sirkumsolar sudah cukup tua dan diduga terbentuk pada tahap asal mula alam semesta.
Kemungkinan besar mereka terbentuk karena proses kompresi bintang dengan parameter lebih besar dari ukuran tata surya sekitar 50 kali lipat. Segera setelah tahap pengecilan bintang selesai, ia meledak, membentuk lubang hitam di zona pusat.
Lubang hitam yang termasuk dalam jenis lubang hitam masif biasanya dihasilkan oleh awan gas yang sangat besar. Mereka memiliki massa yang cukup untuk membentuk lubang hitam raksasa dan bobot yang besar, melebihi massa tata surya jutaan kali lipat.
Bahan utama pembentukan lubang hitam ini adalah awan gas, yang dikompresi hingga ukuran minimum. Ada pula hipotesis yang berpendapat bahwa fenomena langit di Bima Sakti ini terbentuk akibat ledakan bintang berukuran sangat besar.
Lubang Hitam Sagitarius dan Bima Sakti terus-menerus menarik berbagai objek atau materi dari Luar Angkasa saat melewati batas cakrawala peristiwa. Oleh karena itu, dimensi lubang hitam secara bertahap menjadi lebih besar.
Konfigurasi apa yang dimiliki lubang hitam?
Setiap lubang hitam yang ada di luar angkasa dapat berputar pada porosnya. Pada saat yang sama, bentuk dan tampilan benda-benda ini sangat bergantung pada batas kecepatan.
Jika lubang hitam berputar perlahan, konfigurasinya akan berbentuk bola. Jika ia berputar dengan kecepatan setinggi mungkin, maka dalam hal ini tiangnya menjadi rata dan berbentuk oval. Saat ini belum ada teknologi untuk dapat menentukan konfigurasi pasti objek luar angkasa tersebut.
Ahli astrofisika di seluruh dunia melakukan banyak upaya untuk mengidentifikasi apa yang ada di dalam ruang lubang hitam. Namun belum ada yang bisa mengetahuinya sampai sekarang.
Sudah diketahui bahwa hukum fisika tidak dapat berlaku di bagian tengah lubang hitam. Fakta kelengkungan luar angkasa yang cenderung tak terhingga juga telah terbukti.
Saat ini, hipotesis yang paling masuk akal adalah lokasi singularitas di tengah lubang hitam.
Bagaimana struktur struktur lubang hitam?
cakrawala peristiwa adalah batas khusus, yang jika dilintasi, benda apa pun akan berada dalam medan gravitasi.
Singularitas adalah pengisian internal khusus pada lubang hitam. Para ilmuwan masih belum bisa menentukan apa isinya. Satu-satunya hal yang ditemukan adalah adanya distorsi ruang dan waktu di dalamnya, serta tidak adanya berlakunya hukum fisika.
Ketika lubang hitam berputar, ergosfer terbentuk di zona dekat cakrawala peristiwa. Benda-benda luar angkasa di dalamnya bergerak searah dengannya.
Dalam hal ini, ada sedikit gaya tarik menarik. Namun hal ini tidak cukup untuk membawa masalah ini ke dalam wilayah singularitas. Oleh karena itu, benda-benda di sekitarnya leluasa meninggalkan ruang ergosfer.
Semakin tinggi berat lubang hitam, semakin rendah kepadatannya. Faktor ini dijelaskan oleh fakta bahwa seiring bertambahnya berat suatu benda, volume ruangnya juga bertambah.
Apa saja jenis lubang hitam yang ada?
Selama penjelajahan luar angkasa, para astronot mampu mengidentifikasi beberapa jenis lubang hitam. Masing-masing memiliki ciri dan sifat tersendiri.
Lubang hitam bermassa bintang
Lubang hitam jenis ini terbentuk akibat pembakaran energi bahan bakar di bintang. Jika proses termonuklir berhenti di dalam benda langit ini, mereka akan mendingin dan berkontraksi karena gravitasi yang kuat.
Ketika proses ini dihentikan pada tahap mana pun, lubang hitam akan berubah menjadi bintang neutron. Dengan tindakan terus menerus seperti itu, bintang diubah menjadi lubang hitam melalui gaya gravitasi.
Lubang hitam supermasif
Lubang hitam ini dibedakan berdasarkan massanya yang sangat besar dan dimensi berskala besar. Selain itu, parameternya sebelumnya diasumsikan jauh lebih kecil.
Misalnya, menurut versi pertama, massa lubang hitam M87 yang terletak di bagian pusat galaksi adalah 3 miliar massa tata surya. Namun, setelah diteliti lebih dekat, ternyata angka tersebut jauh lebih tinggi.
Untuk dapat memutar benda-benda bintang di ruang angkasa yang luas, sebuah lubang hitam harus memiliki massa spesifik sebesar 6,5 miliar massa tata surya.
Para ilmuwan dapat menemukan bahwa lubang hitam besar sebagian besar terletak di zona tengah Galaksi dan berfungsi sebagai intinya.
Lubang hitam purba
Kehadiran benda-benda kosmik tersebut di ruang Semesta merupakan fakta yang belum terbukti saat ini. Ada versi bahwa jenis lubang hitam seperti itu terbentuk pada tahap kelahiran Galaksi dalam materi medan gravitasi yang sangat padat, dengan getarannya yang kuat dan karena pelanggaran homogenitas.
Jika kita mengasumsikan keberadaan lubang hitam purba yang sebenarnya, maka kemungkinan besar lubang hitam tersebut memiliki bobot yang tidak signifikan, yaitu lebih kecil dari massa Matahari.
Lubang hitam kuantum
Benda-benda luar angkasa ini hanya dapat terbentuk akibat reaksi nuklir yang disertai dengan pelepasan energi dalam jumlah besar, kira-kira lebih dari 10^26 eV. Namun saat ini umat manusia belum mampu mengatasi angka tersebut. Oleh karena itu, lubang hitam kuantum hanya ada dalam versi teoritis para ilmuwan.
Ada hipotesis bahwa fenomena ini dapat terbentuk selama tumbukan unsur proton, akibatnya sejumlah besar energi akan dilepaskan dan akan terbentuk pepatah yang terdiri dari partikel-partikel jenis paling sederhana.
Ketika selama proses ini teramati pelepasan pEe tingkat tinggi, maka akan terbentuk benda yang disebut “lubang hitam” dengan radius kurang lebih 10^-35 m dan berat 10^-5 g. Maximon termasuk dalam kategori partikel elementer dengan massa paling maksimum.
Berapa banyak lubang hitam yang ada di Galaksi?
Proses pendeteksian lubang hitam sangatlah kompleks. Ini melibatkan pengamatan jangka panjang terhadap Galaksi dan Luar Angkasa untuk mengumpulkan informasi dan data sebanyak mungkin.
Selain itu, sejumlah besar lubang hitam tetap tidak terdeteksi hingga mereka mulai menyerap materi di ruang sekitarnya.
Di kawasan Bima Sakti, tercatat keberadaan sekitar 10 objek tersebut. Mereka terus dipantau. Namun dalam luasnya ruang galaksi ini mungkin terdapat sejumlah besar lubang hitam dengan ukuran yang sangat berbeda – dari kecil hingga super besar.
Ada sekitar 400 juta bintang di dalam Bima Sakti, yang memiliki massa besar hingga bisa berubah menjadi lubang hitam.
Pada tahun 2005, para astronot menemukan benda heterogen yang bergerak perlahan di sekitar bagian tengah Galaksi. Data yang diperoleh dari penelitian tersebut menunjukkan adanya setidaknya 20.000 lubang hitam di zona Bima Sakti ini.
Baru-baru ini, ilmuwan dari Jepang menemukan benda luar angkasa aneh yang terletak di dekat lubang hitam “Sagitarius A”, dengan berat jenis 100.000 massa matahari dan diameter periode 0,3 tahun cahaya. Benda langit ini mungkin juga merupakan lubang hitam.
Apa lubang hitam terbesar?
Benda langit ini terletak pada jarak 12 miliar tahun cahaya dari Matahari. Massanya sama dengan 40 miliar massa matahari, dan diameternya sekitar 0,025 tahun cahaya. Usia lubang hitam ini sekitar 12 miliar tahun, yang berarti pembentukannya 1,5 miliar tahun setelah terbentuknya Galaksi.
Setelah mempelajari objek ini secara detail, para ilmuwan menyimpulkan bahwa potensi sumber dayanya cukup memadai hingga era lubang hitam benar-benar hilang. Selain itu, ini mungkin merupakan fenomena terakhir yang terjadi di luar angkasa.
Dalam hal ini, salah satu tahap perkembangan Galaksi diasumsikan, di mana skenario kepunahan hampir semua bintang di Alam Semesta dan transformasi banyak di antaranya menjadi lubang hitam dapat terjadi.
Untuk tujuan apa lubang hitam dipelajari dan berapa banyak yang telah ditemukan?
Para astronom di seluruh dunia mempelajari lubang hitam untuk menentukan banyak karakteristik penting alam semesta. Benda langit seperti itu sering kali berfungsi sebagai inti galaksi. Selain itu, benda-benda tersebut digunakan untuk memutarnya.
Ketika lubang hitam bertabrakan satu sama lain, gelombang gravitasi tertentu dihasilkan.
Ruang internal benda-benda ini juga sangat menarik bagi para ilmuwan, karena mereka tidak sepenuhnya mematuhi hukum fisika yang berlaku umum. Studi tentang lubang hitam membantu menentukan ciri-ciri dasar struktur luar angkasa.
Saat ini para ilmuwan telah mampu menemukan dan mempelajari secara detail hingga 20 benda langit yang memiliki sifat serupa.
Namun, data yang diperoleh tidak sepenuhnya cukup untuk dijadikan argumen pembuktian untuk mengkategorikannya sebagai lubang hitam.
Apa yang terjadi jika Anda jatuh ke dalam lubang hitam?
Ketika seseorang diduga berada di dalam lubang hitam, dia, seperti benda lainnya, akan terkena pengaruh medan gravitasi yang kuat.
Dalam ruang seperti itu, benda-benda mulai rata dan meregang hingga terbagi menjadi atom-atom dan menyatu menjadi singularitas.
Dalam banyak buku dan film fiksi ilmiah, lubang hitam digunakan sebagai portal waktu khusus. Namun kenyataannya, melalui mereka tidak mungkin masuk ke dimensi atau zona spasial lain.
Apakah lubang hitam saling bertabrakan?
Jika dua bintang yang terletak agak jauh satu sama lain berubah menjadi lubang hitam, maka dalam hal ini keduanya bisa bertabrakan saat mendekat.
Fenomena ini juga bisa terjadi akibat penggabungan galaksi. Selama proses ini, kedua lubang hitam, yang terdiri dari sejumlah besar bintang, memiliki kemungkinan besar untuk saling berdekatan dan kemudian bertabrakan.
Namun, faktor ini tidak terlalu sering diamati – kira-kira setiap dua miliar tahun sekali.
Ketika lubang hitam bertabrakan, tahap penggabungannya terjadi secara bertahap, yang berlangsung selama sekitar dua puluh tahun, di mana lubang hitam berubah menjadi satu. Pencampuran dan singularitas juga terjadi di dalamnya.
Pada prinsipnya, melalui tumbukan benda-benda langit ini di luar angkasa, terbentuklah satu lubang hitam berukuran sangat besar.
Apakah ada ancaman kehancuran Alam Semesta ketika lubang hitam terbangun?
Ciri utama lubang hitam adalah tidak adanya manifestasi apa pun. Diketahui bahwa benda-benda tersebut hanya dapat dilihat dari tanda-tanda penyerapannya terhadap zat-zat kosmik, yang ketika menghilang di kedalamannya, mulai memancarkan gelombang cahaya yang kuat. Berkat cahaya ini, lubang hitam dapat dideteksi pada tahap penyerapan berbagai benda langit.
Lubang hitam yang “tertidur” hanya dapat dideteksi dengan menemukan bintang pendamping di dekatnya. Metode klasik untuk mendeteksi objek tak kasat mata ini telah digunakan selama beberapa dekade.
Baru-baru ini, para astronom yang menggunakan teleskop luar angkasa Gaia melihat dua lubang hitam di dekat tata surya. Salah satunya terletak pada jarak 3.800 tahun cahaya dari Matahari, dan yang lainnya berjarak 1.560 tahun cahaya.
Teleskop mampu merekam goyangan tertentu yang terjadi karena lubang hitam yang tidak mencolok di dekatnya.
Kedua lubang hitam yang ditemukan berukuran cukup besar, sekitar 10 kali lebih besar dari tata surya. Mereka sangat dekat dengan Bumi. Ini adalah objek luar angkasa yang sangat besar. Banyak orang bertanya-tanya: apakah mereka membahayakan alam semesta?
Para ahli menjawab pertanyaan ini dengan tegas. Ciri khas utama lubang hitam adalah kemampuannya menyedot semua benda yang tidak dapat menahan gaya tarik gravitasinya ke dalam dirinya sendiri. Materi apa pun yang jatuh ke dalam lubang hitam akan hilang selamanya di ruangnya.
Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa lubang hitam tentu saja berbahaya bagi Alam Semesta, berapapun ukurannya – raksasa atau kecil.
