Black Hole yang Misterius

SAMPAI saat ini, lubang
hitam (black hole) masih
dipandang satu-satunya
objek astronomik paling
misterius karena tak
bisa diamati secara
langsung melalui
teleskop optik
tercanggih sekalipun.
Sebab, semua materi,
termasuk cahaya, akan
tersedot dan tak bisa
lepas dari
permukaannya.
Lubang hitam diyakini
terlahir ketika bintang
bermassa besar (10-15
kali massa matahari)
menjalani akhir hayat
sebagai bintang
meledak yang dahsyat
(supernova). Lubang
hitam hasil kematian
sebuah bintang
dinamakan lubang hitam
bintang (stellar black
hole). Pengamatan para
astronom dengan
teleskop modern
dewasa ini
mengindikasikan
keberadaan lubang
hitam maharaksasa
bermassa jauh lebih
besar dari sebuah
bintang. Lubang hitam
itu diperkirakan
bermassa miliaran
massa bintang dan
disebut lubang hitam
supermasif.
Eksistensi lubang hitam
di alam semesta
diprediksi
matematikawan
Jerman, Karl
Schwarzshild, tahun
1916. Dia menggunakan
Teori Relativitas Umum
yang dicetuskan Albert
Einstein tahun 1915
untuk menghitung
solusi medan gravitasi
berupa titik massa.
Namun Schwar-zshild
tak begitu yakin
solusinya itu punya
makna fisis atau bisa
ditemukan di alam.
Teka-teki solusi
Schwarzschild terkuak
setelah ditemukan
objek pemancar sinar X
kuat dari kedalaman
antariksa tahun 1960-
an. Menurut teori evolusi
bintang, sumber radiasi
sinar X itu membuktikan
keberadaan objek
sangat mampat seperti
bintang neutron atau
lubang hitam.
Istilah lubang hitam kali
pertama diperkenalkan
John A Wheeler tahun
1967 untuk melukiskan
kondisi kelengkungan
ruang-waktu di sekitar
benda bermassa
dengan medan gravitasi
sangat kuat. Menurut
Teori Relativitas Umum,
kehadiran massa akan
mendistorsi ruang dan
waktu.
Dalam bahasa
sederhana, kehadiran
massa akan
melengkungkan ruang
dan waktu di
sekitarnya.
Ilustrasi yang acap
dipakai memperagakan
kelengkungan ruang di
sekitar benda bermassa
adalah dengan lembaran
karet elastis untuk
mendeskripsikan ruang
tiga dimensi ke ruang
dua dimensi. Bila kita
menggelindingkan bola
pingpong di atas
hamparan lembaran
karet itu, bola bergerak
lurus dengan hanya
memberi sedikit
tekanan pada lembaran
karet.
Sebaliknya, bila kita
letakkan bola biliar
bermassa lebih besar
(masif), lembaran karet
melengkung dengan
cekungan di pusat yang
ditempati bola biliar itu.
Makin masif bola kian
besar tekanan yang
diberikan dan kian dalam
pula cekungan pusat
yang dihasilkan pada
lembaran karet.
Gerak bumi dan planet-
planet lain dalam tata
surya mengorbit
matahari sebagai hasil
kerja gaya gravitasi,
sebagaimana dibuktikan
Isaac Newton tahun
1687 dalam Principia
Mathematica. Melalui
persamaan matematika
yang menjelaskan
hubungan antara
kelengkungan ruang dan
distribusi massa,
Einstein ingin memberi
gambaran tentang
gravitasi yang berbeda
dari pendahulunya itu.
Bila sekarang kita
menggelindingkan bola
yang lebih ringan di
sekitar bola yang masif
pada lembaran karet,
bola yang ringan tak lagi
mengikuti lintasan lurus
sebagaimana
seharusnya, tetapi
mengikuti kelengkungan
ruang yang terbentuk di
sekitar bola yang lebih
masif. Cekungan yang
dibentuk berhasil
“ menangkap” benda
bergerak lain sehingga
mengorbit benda pusat
yang lebih masif. Itulah
deskripsi yang sama
sekali baru tentang
penjelasan gerak
mengorbit planet-planet
di sekitar matahari
dalam relativitas umum.
Dalam kasus lain, bila
benda bergerak menuju
ke pusat cekungan,
benda itu akan tertarik
ke arah benda pusat.
Itu juga memberi
penjelasan tentang
fenomena jatuhnya
meteoroid ke matahari,
bumi, atau planet-
planet lain.
Jari-jari Schwarzschild
Dengan memakai
persamaan
matematisnya untuk
sembarang benda
berbentuk bola sebagai
solusi eksak atas
persamaan medan
Einstein, Schwarzschild
menemukan suatu
kondisi kritis yang
hanya bergantung pada
massa benda itu. Bila
jari-jari benda (bintang
misalnya) mencapai
harga tertentu,
kelengkungan ruang-
waktu jadi sedemikian
besar sehingga tak ada
satu materi pun dapat
lepas dari permukaan
objek itu, termasuk
cahaya. Jari-jari kritis itu
sekarang dikenal
sebagai jari-jari
Schwarzschild, yang
besarnya dapat dihitung
dengan rumus 2GM/r
kuadrat. G adalah
tetapan gravitasi 6.673
X 10-11 -Newton m2/
detik kuadrat, C
kecepatan cahaya
299.792.4580 m/detik,
dan M massa benda.
Bintang masif yang
mengalami keruntuhan
gravitasi sempurna
seperti itu, untuk kali
pertama disebut lubang
hitam.
Untuk menjadi lubang
hitam, menurut
persamaan
Schwarzschild, matahari
kita yang berjari-jari
sekitar 696.000 km
harus dimampatkan
hingga berjari-jari 2,5
km. Namun matahari
kita tak akan menjadi
lubang hitam di kelak
kemudian hari. Sebab,
massa matahari tak
melebihi batas
penghamburan materi,
yakni 1,44 kali massa
matahari kita. Jadi
matahari kita tak
memenuhi syarat
menjadi lubang hitam.
Yang paling mungkin,
pada suatu saat kelak,
matahari kita menjadi
bintang katai atau kerdil
putih.
Meski persamaan
Schwarzschild mampu
menjelaskan
keberadaan lubang
hitam, banyak ilmuwan
kala itu, termasuk
Einstein, memandang
sebelah mata hasil
Schwarzschild. Mereka
menganggap
persamaan
Schwarzschild sebagai
enigma matematis
belaka, tanpa kehadiran
makna fisis. Namun
belakangan terbukti,
keadaan ekstrem yang
ditunjukkan persamaan
Schwarzschild sekaligus
model yang diajukan
dua fisikawan AS,
Robert Oppenheimer
dan Hartland Snyder,
tahun 1939 yang
berangkat dari
perhitungan
Schwarzschild, berhasil
ditunjukkan dalam
simulasi komputer.