Fenomena Lubang Hitam (Black Hole)

Lubang hitam (black hole) ibarat perangkap maut dijagad raya. Bisakah kita mengenali Lubang Hitam tersebut ?

Oleh :Uswatun Chasanah (093224022)

Jurusan Fisika FMIPA UNESA

Mungkin tidak ada objek astronomi yang sepopuler lubang hitam (black hole). Di dalam arena diskusi dengan masyarakat luas di setiap kesempatan, pertanyaan mengenai objek eksotik yang satu ini seakan tidak pernah lupa untuk dilontarkan. Siapa sangka, istilah yang pertama kali diberikan oleh John Archibald Wheeler pada 1969 sebagai ganti nama yang terlalu panjang, yaitu completely gravitational collapsed stars, ini menjadi sedemikian akrab di kalangan awam sekalipun.

Gambar 1.completely gravitational collapsed stars

Konsep lubang hitam pertama kali diajukan oleh seorang matematikawan-astronom berkebangsaan Jerman, Karl Schwarzschild, pada tahun 1916 sebagai solusi eksak dari persamaan medan Einstein (Relativitas Umum). Penyelesaian berupa persamaan diferensial orde dua nonlinear yang dihasilkan Schwarzschild hanya dengan bantuan pensil dan kertas kala itu-sangat memikat Einstein. Pasalnya, relativitas umum yang bentuk finalnya telah dipaparkan Einstein di Akademi Prusia pada 25 November 1915, oleh penemunya sendiri "hanya" berhasil dipecahkan dengan penyelesaian pendekatan. Bahkan dalam perkiraan Einstein, tidak akan mungkin menemukan solusi eksak dari persamaan medan temuannya tersebut. Istilah lubang hitam sendiri menggambarkan kondisi kelengkungan ruang-waktu di sekitar benda bermassa dengan medan gravitasi yang sangat kuat. Menurut teori relativitas umum, kehadiran massa akan mendistorsi ruang dan waktu. Dalam bahasa yang sederhana, kehadiran massa akan melengkungkan ruang dan waktu di sekitarnya.

Lubang hitam atau Black hole adalah sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar. Gaya gravitasi yang sangat besar ini mencegah apapun lolos darinya kecuali melalui perilaku terowongan kuantum. Medan gravitasi begitu kuat sehingga 8 kecepatan lepas di dekatnya mendekati kecepatan cahaya. Misteri lubang hitam yang bertebaran di jagad raya dapat dikatakan hampir mirip dengan konsep rentetan kejadian-kejadian aneh yang terjadi di kawasan Segitiga Bermuda. Tapi berbeda dengan kasus-kasus di Segitiga Bermuda yang rata-rata menelan kapal laut maupun pesawat terbang, black hole dapat berukuran lebih besar dari matahari dan mampu menarik dan menelan apa saja yang berada di dekatnya termasuk planet-planet. Bahkan partikel cahayapun tidak mampu untuk meloloskan diri dari tarikan gravitasi black hole yang super dashyat.

 Gambar 2. Pemusatan gravitasi Black Hole

Istilah “lubang hitam” telah tersebar luas, meskipun ia tidak menunjuk ke sebuah lubang dalam arti biasa, tetapi merupakan sebuah wilayah di angkasa di mana semua tidak dapat kembali. Lubang hitam ibarat perangkap maut di jagat raya. Namun, sebuah eksperimen fisika untuk mengetahui partikel dan antipartikel elementer (ultra tiny particle) pembentuk jagat rayadikhawatirkan menghasilkan Lubang Hitam. Padahal, apabila eksperimen ini berhasil maka lengkaplah kajian ilmu fisika seputar asal usul terbentuknya jagat raya atau disebut Teory of Everything. Kajian fisika selanjutnya adalah membuktikan keberadaan Tuhan secara sains. Eksperimen  fisika inilah yang dilakukan di Laboratorium CERN (European Organization for Nuclear Research) yang terletak di Swiss (perbatasan Swiss dan Perancis).

 Gambar 3. Percobaan Rancangan Black Holebuatan di laboratorium CERN

Kampanye menentang eksperimen ini semakin marak belakangan ini. Termasuk menampilkan film animasi berdurasi 38 detik seputar kemungkinan terjadinya Lubang Hitam di Bumi. Dalam film itu digambarkan Lubang Hitam akan menghisap Bumi yang berawal di laboratorium CERN. Bahkan sejumlah ilmuwan di Amerika telah mengajukan gugatan agar eksperimen dihentikan. Gugatan itu berisi kekhawatiran adanya dampak berbahaya atau efek samping dari eksperimen Mesin Super Collider, yaitu berubahnya struktur partikel tanah yang dapat memicu terjadinya Lubang Hitam mini (subatomic Black Holes) di Bumi. Hal itu berarti, secara perlahan areal di sekitarnya akan musnah dan semakin meluas ke seluruh Bumi. Disebutkan pula bahwa Lubang Hitam mini yang dihasilkan eksperimen itu dapat bertambah besar karena menerima zat (materi) hingga menjadi cukup besar untuk menghisap seluruh tanah. Dengan kata lain, kiamat  yang sudah pasti datangnya itu akan terjadi akibat ulah manusia sendiri walaahu ‘alam bisshawab.

Menurut teori evolusi bintang, lubang hitam berasal dari sejenis bintang biru yang memiliki suhu permukaan lebih dari 25.000°C. Ketika pembakaran hidrogen di bintang biru yang memakan waktu kira-kira 19 juta tahun selesai, ia akan menjadi bintang biru raksasa. Kemudian,bintang itu menjadi dingin dan menjadi bintang merah raksasa. Dalam fase itulah, akibat tarikan gravitasinya sendiri, bintang merah raksasa mengalami ledakan dahsyat atau sering disebut dengan Supernova dan menghasilkan 2 jenis bintang yaitu bintang Netron dan Black hole.

Massa dari lubang hitam terus bertambah dengan cara menangkap semua materi didekatnya. Semua materi tidak bisa lari dari jeratan lubang hitam jika melintas terlalu dekat. Jadi obyek yang tidak bisa menjaga jarak yang aman dari lubang hitam akan tersedot. Berlainan dengan reputasi yang disandangnya saat ini yang menyatakan bahwa lubang hitam dapat menyedot apa saja disekitarnya, lubang hitam tidak dapat menyedot material yang jaraknya sangat jauh dari dirinya. Ia hanya bisa menarik materi yang lewat sangat dekat dengannya. Contoh : bayangkan matahari kita menjadi lubang hitam dengan massa yang sama. Kegelapan akan menyelimuti bumi dikarenakan tidak ada pancaran cahaya dari lubang hitam, tetapi bumi akan tetap mengelilingi lubang hitam itu dengan jarak dan kecepatan yang sama dengan saat ini dan tidak tersedot masuk kedalamnya. Bahaya akan mengancam jika bumi kita hanya berjarak 10 mil dari lubang hitam, dimana hal ini masih jauh dari kenyataan bahwa bumi berjarak 93 juta mil dari matahari. Lubang hitam juga dapat bertambah massanya dengan cara bertubrukan dengan lubang hitam yang lain sehingga menjadi satu lubang hitam yang lebih besar.

Bila memang lubang hitam tidak akan pernah bisa kita lihat secara langsung, lantas bagaimana kita bisa meyakini keberadaannya? Untuk menjawab pertanyaan ini, John Wheeler sebagai tokoh yang mempopulerkan istilah lubang hitam, memiliki sebuah perumpamaan yang menarik. Bayangkan Anda berada di sebuah pesta dansa di mana para pria mengenakan tuksedo hitam sementara para wanita bergaun putih panjang. Mereka berdansa sambil berangkulan, dan karena redupnya penerangan di dalam ruangan, Anda hanya dapat melihat para wanita dalam balutan busana putih mereka. Nah, wanita itu ibarat bintang kasat mata sementara sang pria sebagai lubang hitamnya. Meskipun Anda tidak melihat pasangan prianya, dari gerakan wanita tersebut Anda dapat merasa yakin bahwa ada sesuatu yang menahannya untuk tetap berada dalam "orbit dansa".

Demikianlah para astronom dalam mengenali keberadaan sebuah lubang hitam. Mereka menggunakan metode tak langsung melalui pengamatan bintang ganda yang beranggotakan bintang kasat mata dan sebuah objek tak tampak. Beruntung, semesta menyediakan sampel bintang ganda dalam jumlah yang melimpah. Kenyataan ini bukanlah sesuatu yang mengherankan, sebab bintang-bintang memang terbentuk dalam kelompok. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa di galaksi kita, Bima Sakti, terdapat banyak bintang yang merupakan anggota suatu gugus bintang ataupun asosiasi.

Telah disebutkan di atas bahwa medan gravitasi lubang hitam sangat kuat, jauh lebih kuat daripada bintang kompak lainnya seperti bintang “katai putih” maupun bintang netron. Dalam sebuah sistem bintang ganda berdekatan, objek yang lebih masif dapat menarik materi dari bintang pasangannya. Demikian pula dengan lubang hitam. lubang hitam menarik materi dari bintang pasangan dan membentuk cakram akresi di sekitarnya (bayangkan sebuah donat yang pipih bentuknya). Bagian dalam dari cakram yang bergerak dengan kelajuan mendekati kelajuan cahaya, akan melepaskan energi potensial gravitasinya ketika jatuh ke dalam lubang hitam. Energi yang sedemikian besar diubah menjadi kalor yang akan memanaskan molekul-molekul gas hingga akhirnya terpancar sinar-X dari cakram akresi tersebut. Sinar-X yang dihasilkan inilah yang digunakan oleh para astronom untuk mencurigai keberadaan sebuah lubang hitam dalam suatu sistem bintang ganda. Untuk lebih meyakinkan bahwa bintang kompak tersebut benar-benar lubang hitam alih-alih bintang “katai putih” ataupun bintang netron, astronom menaksir massa objek tersebut dengan perangkat matematika yang disebut fungsi massa. Bila diperoleh massa bintang kompak lebih dari 3 kali massa matahari, besar kemungkinan objek tersebut adalah lubang hitam.

Nah, sekarang kita sudah mengetahiu apa sebenarnya Lubang Hitam (Black Hole) itu yang masih menjadi momok yang sangat misterius dikalangan orang awam dan sebagian kalangan sains. Semoga artikel ini bisa menjadi oase penyejuk bagi para pecinta sains yang masih memperdebatkan keberadaan Lubang Hitam ini. Dan yang lebih luas lingkupnya tentu bermanfaat bagi para pembaca untuk menambah kazanah keilmuan dibidang sains dan astrofisika.

Sumber :

www.forumsains.com

www.fisikanet.lipi.go.id
http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7774287.html
http://hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/