Stephen Hawking Publikasikan Solusi Baru untuk Paradoks Informasi Lubang Hitam

Ilustrasi Lubang Hitam. Kredit: Getty Images

Info Astronomy - Tahun lalu, fisikawan teoritis asal Inggris, Stephen Hawking, mengungkapkan sebuah penelitiannya bersama beberapa rekan-rekannya dalam memecahkan paradoks informasi Lubang Hitam, yang menyatakan bahwa informasi dari materi yang dihancurkan oleh Lubang Hitam, menurut teori relativitas umum Einstein, seharusnya secara fundamental tetap awet.

Hari ini, makalah yang telah dipublikasikan di arXiv, sebagai penambahan penelitian oleh Hawking pada Agustus 2015, solusi untuk paradoks ini bisa jadi Lubang Hitam memiliki 'rambut' yang terbentuk pada cakrawala peristiwa (event horizons), yang membuat semacam jejak hologram dua dimensi dari apapun yang pernah tersedot. Hawking mengatakan keberadaan 'rambut-rambut' ini dapat dibuktikan secara ilmiah.

Biarkan kami menjelaskan sedikit terkait publikasi baru dari Stephen Hawking ini.

Pertama, paradoks informasi Lubang Hitam. Masalah Lubang Hitam adalah, menurut teori relativitas umum Einstein, dengan apa yang kita ketahui tentang bagaimana gravitasi berinteraksi dengan alam semesta dan segala isinya, semua informasi yang melintasi batas Lubang Hitam--disebut cakrawala peristiwa--akan dan harus hilang selamanya. Bahkan cahaya pun tidak akan kembali lagi.

Kemudian pada tahun 1970, Hawking mengusulkan bahwa alam semesta dipenuhi dengan 'partikel virtual' yang, menurut apa yang kita ketahui tentang bagaimana mekanika kuantum bekerja, berkedip karena muncul dan musnah secara bersama-sama segera setelah mereka saling berhubungan, kecuali jika mereka kebetulan muncul di cakrawala peristiwa Lubang Hitam. Fisikawan Devin Powell menjelaskan, dalam skenario ini, satu partikel ditelan Lubang Hitam, dan yang lainnya terpancar ke luar angkasa.

"Partikel yang terpancar atau melarikan diri dari Lubang Hitam itu juga mencuri energi radiasi dari Lubang Hitam, sehingga Lubang Hitam kehilangan massa dari waktu ke waktu, hingga akhirnya Lubang Hitam menguap," kata Powell. "Menurut perhitungan Hawking, radiasi yang dicuri tidak mengandung informasi yang berguna tentang bagaimana Lubang Hitam terbentuk dan apa yang ia makan."

Jadi, ketika sebuah Lubang Hitam menghilang karena menguap tadi, sesuai dengan apa yang diusulkan Hawking, informasi yang ia makan juga hilang selamanya, dan inilah yang merupakan masalah, karena mekanika kuantum menyatakan bahwa informasi tidak pernah bisa hilang. Sehingga munculah paradoks informasi Lubang Hitam ini.

Ilustrasi wilayah sekitar Lubang Hitam. Kredit: Ethan Siegel

Pada tahun 1973, fisikawan teoritis asal Amerika, John Wheeler menciptakan teori "Lubang Hitam tidak memiliki rambut", yang kemudian memicu perdebatan besar apakah Lubang Hitam yang 'botak' dan memiliki sifat khusus, atau Lubang Hitam memiliki 'rambut'.

Debat Lubang Hitam 'botak' kontra Lubang Hitam 'rambut' seperti ini: jika Lubang Hitam 'botak', itu berarti tidak akan ada perbedaan yang terlihat antara salah satu dari Lubang Hitam di alam semesta, terlepas dari informasi apa yang mereka sedot. Mereka semua memiliki massa, muatan listrik, dan momentum sudut  yang sama, dan tidak ada ciri khas antara satu dengan lainnya.

Di sisi lain, jika Lubang Hitam memiliki 'rambut', mereka memiliki "kelainan dalam ruang-waktu", yang secara tidak langsung menjelaskan bahwa kita dapat memeroleh beberapa jenis informasi apa yang Lubang Hitam telah konsumsi.

Hawking telah berdebat 'botak' versus 'rambut' ini selama bertahun-tahun, ia berada di sisi Lubang Hitam 'rambut', dan sekarang mengatakan bahwa hal itu dapat memecahkan paradok informasi Lubang Hitam.

"Saya mengusulkan bahwa informasi yang disedot Lubang Hitam tidak tersimpan terlalu dalam pada sebuah Lubang Hitam seperti yang sudah diduga, tetapi informasi tersebut masih berada pada batasnya, cakrawala peristiwa," kata Hawking dalam sebuah konferensi di bulan Agustus 2015. "Saya rasa Lubang Hitam tidak sehitam yang kita pikirkan. Mereka bukan penjara yang kekal sehingga apapun akan lenyap ketika terhisap Lubang Hitam. Seluruh informasi materi yang bisa keluar dari Lubang Hitam, baik keluar di alam semesta kita maupun keluar di alam semesta lain."

Dalam makalah penelitiannya, Hawking dan rekan-rekannya yakni fisikawan Malcolm J. Perry dari University of Cambridge dan fisikawan Andrew Strominger dari Harvard University, berpendapat bahwa mereka telah meneliti adanya "beton", yang dapat menjelaskan bagaimana informasi dapat melarikan diri Lubang Hitam setelah ia tersedot.

"Kami menunjukkan bahwa ketika sebuah partikel bermuatan masuk ke Lubang Hitam, ia akan memberikan foton lembut ke Lubang Hitam tersebut, yang menciptakan stuktur semacam 'rambut' pada Lubang Hitam," kata Seth Strominger Fletcher di Scientific American.

Gagasan penelitiannya adalah, bahwa ketika partikel bermuatan terjebak ke dalam Lubang Hitam, mereka meninggalkan semacam jejak hologram dua dimensi di cakrawala peristiwa. Ini berarti bahwa selagi semua komponen fisik dari sebuah objek yang tersedot Lubang Hitam akan benar-benar lenyap, obyek ini membentuk jejak yang bisa dideteksi.

Sehingga partikel cahaya (foton) yang dikeluarkan oleh Lubang Hitam--sebuah fenomena yang dikenal sebagai radiasi Hawking--mereka dapat membuat jejak informasi pada cakrawala peristiwa. "Informasi dari apapun yang tersedot Lubang Hitam dapat kembali keluar lagi, tetapi dalam bentuk kacau dan tidak berguna," kata Hawking. "Ini memecahkan paradoks informasi. Informasi yang terlahap Lubang Hitam tidak akan hilang."