Ketika Lubang Hitam Ternyata Tidak Benar-benar Hitam

Gargantua, ilustrasi lubang hitam paling mendekati kenyataan. Kredit: Warner Bross

Info Astronomy - Lubang hitam memiliki kecepatan lepas yang lebih besar dari kecepatan cahaya. Selama tidak ada yang bisa bergerak lebih cepat dari cahaya, maka tidak ada yang dapat melarikan diri dari lubang hitam. Ini adalah penjelasan mekanika sederhana dari lubang hitam. Tapi jika Anda menambahkan termodinamika dan mekanika kuantum, semua hal menjadi begitu rancu.

Fisikawan Stephen Hawking telah mengajukan sebuah hipotesis pada tahun 1974 yang menyatakan bahwa lubang hitam sebenarnya tidak hitam; sebaliknya, benda eksotis di alam semesta ini memancarkan radiasi, kehilangan energi, dan bisa menyusut. Namun, jumlah radiasinya terlalu kecil untuk dapat diobservasi, jadi bagaimana kita bisa menguji keabsahan hipotesa ini?

Profesor Jeff Steinhauer dari Israel Institute of Technology tidak hanya menemukan cara untuk mengujinya, tetapi dalam sebuah jurnal penelitian baru yang dipublikasikan dalam Nature Physics, ia telah mengungkapkan bukti terkuat bahwa emisi dari lubang hitam, yang dikenal sebagai radiasi Hawking, adalah sangat nyata keberadaannya.

Steinhauer membangun sebuah model lubang hitam akustik. Model lubang hitam rancangan Steinhauer adalah, tentu saja, hanya gambaran dari lubang hitam yang sebenarnya. Model tersebut didasarkan pada usulan dari seorang ahli fisika bernama Bill Unruh, yang menyarankan di era 80-an bahwa para ilmuwan bisa menciptakan model lubang hitam dengan menggunakan berbagai media.

Alih-alih menggunakan cahaya sebagai media, Profesor Steinhauer menggunakan gelombang suara dalam model lubang hitamnya. Eksperimennya melibatkan perangkap yang memiliki frekuensi tertentu yang jauh lebih besar daripada energi dari "partikel" suara (fonon), yang hanya dapat bergerak dengan kecepatan suara.

"Jika ada fonon di dalam lubang hitam akustik rancangan saya, ia tidak akan bisa melawan arus karena aliran pada lubang hitam ini lebih cepat dari kecepatan suara. Seperti orang yang mencoba untuk berenang melawan arus," kata Profesor Steinhauer.

Hal ini mungkin tampak sederhana, tetapi itu adalah model yang cukup akurat untuk menggambarkan seperti apa lubang hitam sebenarnya. Dan yang lebih penting, lubang hitam akustik ini teramati memancarkan radiasi Hawking yang telah lama dicari.

Hipotesis Hawking diperlukan karena relativitas dan mekanika kuantum tidak bekerja sama dengan baik. Lubang hitam membutuhkan kedua teori tersebut, sehingga perlu ada penelitian secara terus menerus dan luas terkait sifat lubang hitam dengan mendekati beberapa persamaan yang telah kita miliki.

"Tujuan mempelajari lubang hitam adalah untuk belajar lebih jauh tentang hukum-hukum baru fisika, bukan hanya tentang lubang hitam itu sendiri," tambah Steinhauer.

Radiasi Hawking adalah radiasi yang dilepaskan oleh lubang hitam akibat efek kuantum di dekat cakrawala peristiwa (event horizon). Radiasi ini dinamai dari fisikawan Stephen Hawking yang membuat argumen yang mendukung keberadaannya pada tahun 1974, dan kadang-kadang juga dinamai dari Jacob Bekenstein yang memperkirakan bahwa lubang hitam seharusnya memiliki suhu dan entropi yang terbatas dan tidak nol.

Hawking menulis karyanya setelah mengunjungi Moskwa pada tahun 1973; di situ ilmuwan Soviet, Yakov Zeldovich dan Alexei Starobinsky menunjukkan kepadanya bahwa menurut prinsip ketidakpastian mekanika kuantum, lubang hitam yang berotasi seharusnya menghasilkan dan mengeluarkan partikel. Membuatnya tidak benar-benar hitam.

Radiasi Hawking diketahui dapat mengurangi massa dan energi lubang hitam, sehingga lubang hitam akan kehilangan lebih banyak massa dari yang diterima lalu akan mengecil dan akhirnya menghilang.