Thursday, June 21, 2012

Lubang Hitam (Black Hole) II


Sejarah Black Hole


Teori adanya lubang hitam pertama kali diajukan pada abad ke-18 oleh John Michell and Pierre-Simon Laplace, selanjutnya dikembangkan oleh astronom Jerman bernama Karl Schwarzschild, pada tahun 1916, dengan berdasar pada teori relativitas umum dari Albert Einstein, dan semakin dipopulerkan oleh Stephen William Hawking. Pada saat ini banyak astronom seperti charis yang percaya bahwa hampir semua galaksi dialam semesta ini mengelilingi lubang hitam pada pusat galaksi.

Adalah John Archibald Wheeler pada tahun 1967 yang memberikan nama "Lubang Hitam" sehingga menjadi populer di dunia bahkan juga menjadi topik favorit para penulis fiksi ilmiah. Kita tidak dapat melihat lubang hitam akan tetapi kita bisa mendeteksi materi yang tertarik / tersedot ke arahnya. Dengan cara inilah, para astronom mempelajari dan mengidentifikasikan banyak lubang hitam di angkasa lewat observasi yang sangat hati-hati sehingga diperkirakan di angkasa dihiasi oleh jutaan lubang hitam.Setelah hampir selama 30 tahun berkeyakinan bahwa lubang hitam (black hole) menelan dan menghancurkan segala sesuatu yang terperangkap di dalamnya, fisikawan antariksa Stephen Hawking berubah pikiran. Penulis buku Brief History of Time itu mengaku telah salah meletakkan argumen kunci tentang perilaku lubang hitam itu.

Informasi-informasi yang ada dalam lubang hitam itu ternyata memungkinkan untuk melepaskan diri. Temuan barunya itu bahkan dapat membantu memecahkan paradoks informasi di lubang hitam yang selama ini menjadi teka-teki besar dalam fisika modern. 

"Saya telah memikirkan permasalahan ini selama 30 tahun terakhir, dan saya kira kini saya telah memiliki jawabannya," kata matematikawan cacat amyothropic lateral sclerosis dari Universitas Cambridge itu. 

"Sebuah lubang hitam hanya muncul untuk membentuk diri tetapi belakangan membuka diri, dan melepaskan informasi tentang apa yang telah terjatuh ke dalamnya. Jadi, kita dapat memastikan tentang masa lalu dan mempediksikan yang akan datang". 

Profesor Hawking belum mau mengungkap perhitungan detil matematika di balik pemikiran terbarunya itu. Tetapi beberapa poin telah dibocorkannya dalam sebuah seminar di Universitas Cambridge. Temuan-temuan revisi dibeberkan Hawking dalam Konferensi Internasional ke-17 tentang Gravitasi dan Relativitas Umum di Dublin, Irlandia, 21 Juli 2004.

Hasilnya barangkali akan bisa membantu para ilmuwan memecahkan misteri "paradoks informasi lubang hitam", salah satu teka-teki terbesar di dunia fisika modern, yang sesungguhnya timbul karena pemikiran Hawking sendiri.

Hawking, teori sebelumnya bertentangan dengan hukum fisika quantum
Untuk bisa lebih jelas memahami permasalahan ini, baiklah kita kembali ke tahun 1976. Saat itu, Hawking dengan perhitungannya menyatakan bahwa ketika sebuah black hole terbentuk dari bintang raksasa, ia mulai proses penguapan, memuntahkan energi radiasi --yang disebut Hawking radiation-- dan mulai kehilangan massa.

Radiasi yang memancar ini, dikatakan Hawking, tidak mengandung informasi mengenai materi-materi dalam lubang hitam atau bagaimana ia terbentuk. Nah, bila akhirnya black hole menguap seluruhnya, maka informasi itu pun akan hilang dan tidak akan pernah terungkap lagi.

"Ketika itu diyakini segala sesuatu yang jatuh ke lubang hitam akan hilang selamanya," ujar Profesor Matematika di Universitas Cambridge tersebut. "Di lain pihak, radiasi yang dikeluarkan black hole sangat acak dan tidak berbentuk sehingga semua informasi yang jatuh ke dalamnya seolah pasti raib."

Pernyataan di atas, tentu saja bertentangan dengan hukum fisika quantum yang menyatakan bahwa informasi tidak bisa benar-benar hilang. Untuk menjawabnya, saat itu Hawking mengatakan black hole adalah perangkap kosmis yang gaya tariknya luar biasa besar, sehingga tidak mematuhi teori fisika quantum.

Kini setelah 30 tahun lewat, ilmuwan jenius itu rupanya berubah pikiran. "Beberapa waktu lalu, saya menemukan bahwa lubang hitam ternyata tidak sehitam yang kita sangka," ujarnya. "Ia ternyata melepaskan informasi melalui apa yang kita sebut sebagai Hawking radiation."

Berdasarkan pemikiran baru ini, Hawking berpendapat sebenarnya beberapa informasi yang terhisap black hole dapat ditemukan kembali lewat apa yang dipancarkannya melalui radiasi.

Memperkirakan masa depan

Tidak semua infromasi lenyap seiring dengan menguapnya black hole
Untuk mensosialisasikan teori barunya ini, Hawking telah meminta pada Curt Cutler, ilmuwan dari Albert Einstein Institute di Golm, Jerman, sekaligus panitia pertemuan di Dublin agar memberinya kesempatan berbicara di konferensi.

"Ia mengirimkan nota yang bunyinya, ’Saya telah memecahkan teka-teki paradoks informasi lubang hitam dan saya ingin membicarakannya,’" kata Cutler.

Bila apa yang akan dijelaskan Hawking kelak adalah suatu teori yang disepakati, maka berdasar teori itu sebuah black hole bukanlah perangkap yang akan memusnahkan informasi, namun masih memberikan kesempatan pada kita untuk mempelajari masa lalu dan memperkirakan masa depan.

"Sebuah lubang hitam akan muncul saat proses pembentukan dirinya, namun kemudian ia akan membuka diri dan melepaskan informasi-informasi mengenai segala sesuatu yang dihisapnya," kata Hawking. "Oleh sebab itu kita akan bisa melihat masa lalu dan memprediksi masa yang akan datang."

***

Setelah berpikir tanpa henti selama 29 tahun, pakar astrofisika ternama, Stephen Hawking, menyatakan dia telah keliru tentang lubang hitam (black hole). “Lubang hitam tidak menghancurkan segala yang diisapnya, namun mengeluarkan kembali materi dan energi dalam bentuk yang telah tercerai-berai,” terang Hawking dalam Konferensi Internasional Gravitasi dan Relativitas ke-17 di Dublin, Irlandia, Rabu (21 Juli) lalu.

Pada 1976, Hawking pernah 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 ini berlawanan dengan teori fisika kuantum yang 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. Pemikiran ini banyak dipakai dalam cerita-cerita fiksi ilmiah.

Namun, dalam pertemuan yang dihadiri 800 ahli fisika dari 50-an negara itu, Hawking mengubah keyakinan yang pernah dikemukakannya dalam tulisan berjudul The Information Paradox for Black Holes. Sekarang Hawking berkeyakinan kalau lubang hitam 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.

“Tidak ada bagian jagad raya baru seperti yang saya pikirkan. Materi, energi, dan informasi yang terisap lubang hitam tetap berada di jagad raya,” kata ilmuwan 62 tahun ini.

“Saya menyesal telah mengecewakan para penggemar science fiction. Materi yang diisap black hole masih tersimpan sehingga lubang hitam tidak bisa dipakai untuk menuju jagad lain. Bila seseorang diisap ke lubang hitam, massa dan energinya akan kembali ke jagad raya dalam keadaan terurai. Materi tersebut masih mengandung informasi yang sama, namun dalam bentuk yang tidak dikenali lagi,” papar Hawking.

“Saya merasa lega karena telah memecahkan masalah yang menghantui saya selama hampir 30 tahun. Meskipun jawaban (tentang teori lubang hitam) tidak fantastis dibanding teori yang saya utarakan sebelumnya,” kata profesor matematika di Universitas Cambridge ini.

Bagaimana Lubang Hitam Terbentuk ?


Lubang hitam muncul ketika sebuah bintang yang besar dan padat (masif, berukuran 8-100 kali massa matahari) di sebuah supernova meredup dan mati dengan membakar seluruh tenaga nuklirnya. Gaya gravitasi menarik berat maha besar dari lapisan-lapisan luar bintang itu untuk ikut meluruh ke arah inti.

"Permukaan" dari sebuah lubang hitam disebut dengan sebuah event horizon. Hancurnya gaya gravitasi menjadikan hampir seluruh cahaya tidak dapat melepaskan diri dan tidak ada satu pun informasi dari permukaan itu yang berhasil lolos.

Sama halnya dengan figur kartun Cheshire Cat yang muncul lalu menghilang dalam gelap dengan hanya meninggalkan senyumnya, sebuah lubang hitam mewakili bahan-bahan yang hanya meninggalkan gravitasinya saja.

Sebagian kalangan berpikir banyak lubang hitam kecil terbentuk di awal mula pembentukan jagat raya, Big Bang. Ada kemungkinan galaksi kita juga memiliki berlimpah lubang hitam mini.

Pada prinsipnya, lubang hitam memiliki massa yang berbeda-beda. Lubang hitam yang terbentuk melalui kematian bintang-bintang sedikitnya memiliki massa dua kali daripada massa matahari kita. Tetapi kerapatannya bisa semiliar kali lebih padat daripada matahari kita.

Tidak seperti benda-benda pada umumnya, seperti bebatuan, yang secara kasar memiliki ukuran proporsional dengan akar persegi massa, lubang-lubang hitam memiliki proporsi radial terhadap massanya.

Secara virtual, bintang biasanya mati dan menghilang dari jagat raya ke bentuk sebuah titik dengan kerapatan yang tidak terbatas (event horizon) dimana hukum-hukum relativitas umum yang biasanya berlaku untuk ruang dan waktu luluh. Hukum-hukum fisika kuantum menyatakan, informasi-informasi itu tidak mungkin hilang sepenuhnya.
 
Namun, Hawking dan teman-temannya berpendapat medan gravitasi ekstrim dari lubang hitam dapat menjadi pengecualian dari hukum-hukum itu. 

Radius sebuah lubang hitam (Rs) = 2 (M G)/v2. Dimana M adalah massa lubang hitam, G adalah konstanta gravitasi, dan v adalah kecepatan yang dibutuhkan suatu objek untuk  menghindar dari gaya tarik gravitasi. Untuk kasus lubang hitam, v adalah c atau kecepatan cahaya.  

No comments:

Post a Comment