Black Hole

Black hole adalah sebuah fenomena alam di luar angkasa yang sangat aneh, bahkan banyak ilmuwan pada mulanya tidak percaya Kalau black hole benar – benar ada. Black hole dapat di artikan sebagai sebuah lubang di fabric space – time. Seperti yang kita ketahui, Black hole (lubang hitam) akan menghisap apapun yang mendekatinya, termasuk cahaya yang melintas. Dan kini para astronom mendapatkan bukti bahwa bintang-bintang di langit pun tidak luput dari ’keserakahannya.’

Teori adanya black hole pertama kali diajukan pada abad ke-18 oleh seorang pendeta bernama John Mitchell. Mitchell, yang juga seorang astronom amatir, mencatat bahwa jika sebuah benda dengan densitas rata – rata yang sama dengan matahari mempunyai jari – jari sekitar 500 kali jari – jari matahari, besar kecepatan pelepasan kan lebih besar dari laju cahaya c. Dia membuat pernyataan bahwa ”semua cahaya yang dipancarkan oleh sebuah benda akan membuatnya kembali ke arahnya”. Bagaimana bila benda sebesar itu eksis? Apa yang akan terjadi? Maka pastinya benda itu akan gelap dan hitam, karena semua benda akan tertarik ke dalam dan tidak bisa keluar lagi, sekalipun cahaya. Jadi benda itu akan kasat mata bagi kita. Benda sebesar dan seaneh ini tentunya tidak mungkin ada di alam semesta ini. 

Selanjutnya dikembangkan lagi oleh astronom Jerman bernama Karl Schwarzschild, pada tahun 1916, dengan berdasar pada teori relativitas umum dari Albert Einstein (dalam bagian dari perumusan dan perluasan teori gravitasi Newton) untuk menurunkan persamaan untuk jari – jari kritis Rs, yang sekarang disebut jari – jari Schwarzchild (Schwarzchild radius). 

Jika sebuah benda bulat tidak berputar memiliki massa M danjari – jarinya lebih kecil dari Rs, maka tidak ada (tidak juga cahaya) yang dapat lepas dari permukaan benda, dan benda berfungsi sebagai sebuah black hole. Pada kasus ini, setiap benda lain dengan jarak Rs dari pusat black hole akan terjebak oleh gaya tarik gravitasi dari black hole dan tidak dapat lepas darinya. Intinya, kita tidak akan bisa kembali lagi. Setiap bintang mempunyai sebuah lingkaran misterius dalam diri bintang itu. Contohnya matahari. Schwarzchild menghitung bahwa jari – jari lingkaran misterius adalah sekitar 3 kilometer. Ini artinya, jika kita mampu memdatkan atau mengkompres matahari, kita menjadi sebuah bola bintang kecil dengan jari – jari kurang dari 3 kilometer. 

Maka itu, matahari kita dapat menjadi black hole, menghisap semua benda yang berada di dekatnya.  Bahkan secara teori, Schwarzchild berkata bahwa semua benda dapat dijadikan black hole atau dikompres sampai lebih kecil dari jari – jari lingkaran misteriusmu. Artinya, jika tubuhmu bisa ditekan sampai seukuran partikel atom tanpa kehilangan massamu, kamu juga bisa menjadi black hole. Lingkaran misterius ini dikenal dengan istilah horion peristiwa (event horion) karena, ketika cahaya tidak dapat keluar dari dalam bola itu, kita tidak dapat melihat peristiwa yang terjadi di dalamnya. 

Dari luar horizon peristiwa yang dapat kita ketahui tentang black hole hanyalah massanya (dari efek gravitasinya pada benda lain), muatan listriknya (dari gaya listrik yang bekerja pada muatan benda lain), dan momentum sudutnya (karena perputaran black hole cenderung untuk menyeret semua benda langit yang berada di sekitarnya). Semua informasi lain tentang benda hilang dan tidak bisa di dapat lagi ketika benda itu masuk dalam horizon peristiwa. Hal ini juga semakin dipopulerkan oleh Stephen William Hawking. Pada saat ini banyak astronom yang percaya bahwa hampir semua galaksi dialam semesta ini mengelilingi black hole pada pusat galaksi.

            Menurut ahli astrofisika Arthur Eddington, alam tidak akan memperbolehkan hal ini untuk eksis. Contohnya, kelengkungan ruang dan waktu akibat benda bermassa tinggi. Semua orang dikejutkan ketika seseorang bernama J. Robert Oppenheimer mengatakan bahwa black hole dapat terbentuk secara alami diluar angkasa bila sebuah bintang raksasa sudah sampai hayat hidupnya. Ia akan membentuk titik, seperti partikel. Artinya gravitasi akan mengkompres bintang raksasa itu sampai ukurannya begitu kecil, lebih kecil dari horizon peristiwanya.

John Archibald Wheeler pada tahun 1968 yang memberikan nama "black hole" sehingga menjadi populer di dunia bahkan juga menjadi topik favorit para penulis fiksi ilmiah. Kita tidak dapat melihat black hole, akan tetapi kita bisa mendeteksi materi yang tertarik atau tersedot ke arahnya. Inilah alasan mengapa Wheeler memberi nama black hole. Dengan cara inilah, para astronom mempelajari dan mengidentifikasikan banyak black hole di angkasa lewat observasi yang sangat hati-hati sehingga diperkirakan di angkasa dihiasi oleh jutaan black hole.

Pada titik – titik yang jauh dari sebuah black hole, efek gravitasinya adalah sama untuk setiap benda normal dengan massa yang sama. Jika matahari collapse untuk membentuk sebuah black hole, orbit – orbit planet tidak akan terpengaruh. Tetapi benda – benda akan mengalami perbedaan kedekatan yang dramatis dengan black hole. Jika ada seseorang yang memutuskan untuk menjadi seorang martir untuk ilmu pengetahuan dan loncat ke dalam sebuah black hole, apa yang orang itu tinggalkan di belakang akan melihat beberapa efek ganjil saat orang itu bergerak menuju horizon peristiwa, kebanyakan dari efek tersebut berhubungan dengan efek – efek relativitas yang umum. Jika orang tersebut membawa sebuah radio pengirim untuk mengirimkan pendapat orang tersebut tentang apa yang terjadi, maka mereka harus memasang penerimanya secara terus menerus ke frekuensi yang lebih rendah, sebuah efek yang di sebut pergeseran merah (gravitational red shift).

Pengamatan dari tiga teleskop ruang angkasa sinar-X selama lebih dari satu dekade menunjukkan adanya sebuah bintang yang tercabik dan ditelan oleh sebuah black hole.

Sebelumnya para astronom sudah melihat bagaimana black hole menyedot gas yang beterbangan di sekitarnya, lalu memanaskan gas tersebut sehingga memancarkan radiasi dalam berbagai panjang gelombang, mulai dari gelombang radio hingga gelombang cahaya tampak dan sinar-X. Mereka juga memperkirakan bahwa sebuah bintang sekalipun bisa terkoyak karena daya tarik gravitasi sebuah black hole, namun bukti mengenai hal itu baru didapatkan sekarang.

Berdasarkan pengamatan, para astronom melihat sebuah bintang yang terlempar mendekati pusat sebuah galaksi akibat kedekatan posisinya dengan bintang lain. Dalam perjalanannya menempuh jalur tersebut, ia mendekati sebuah black hole raksasa yang massanya setara dengan 100 juta kali massa Matahari, lalu tersedot arus hisapnya.

Sebagai contoh black hole raksasa di atas, berada dekat pusat galaksi RX J1242-11. Jaraknya sekitar 700 juta tahun cahaya dari Bumi. Sementara bintang yang dihisapnya seukuran Matahari kita. Ia terkoyak-koyak dan terhisap selama beberapa hari.

Awalnya, bintang itu kehilangan gas-gas selimutnya yang tersedot ke black hole. Kemudian ia terpanaskan hingga jutaan derajat sebelum ditelan sang lubang hitam, seraya melepaskan tenaga setara dengan energi yang dihasilkan pada sebuah ledakan supernova. Dalam perisitwa tersebut, para astronom dapat menangkap aktivitas sinar-x yang terpancar terang menggunakan teleskop-teleskop ruang angkasa.

Black hole dikenal sebagai pemakan yang ceroboh. Mereka ’mencerna’ sedikit saja benda yang berada di ’piring makannya’, lalu memuntahkan sisanya ke ruang angkasa. Dalam kasus ini, hanya sekitar satu persen dari bagian bintang malang itu yang ditelan. Sisanya dilemparkan kembali ke galaksi menggunakan energi yang luar biasa dahsyat.

Intensitas pancaran itu kemudian melemah seiring dengan makin tercerainya tubuh sang bintang. Penurunan aktivitas pancaran yang cepat diduga juga terjadi karena adanya penghisapan lebih lanjut oleh ruangan di sekitar black hole. Pada puncaknya, black hole bisa menelan sebuah objek seukuran Bumi tiap 10 menit.

Sejatinya peristiwa seperti ini sangat sulit diamati karena black hole sendiri tidak bisa dilihat. Kita hanya bisa melihat jejak cahaya yang terhisap ke dalamnya. Para astronom sejauh ini mendeteksi keberadaan black hole dengan memperhatikan aktivitas cahaya di serta kecepatan bintang maupun gas-gas di jagad raya. Bila di suatu tempat tidak ditemukan cahaya, namun di sekitarnya banyak objek angkasa menuju ke satu titik dengan kecepatan tinggi sebelum hilang, maka titik tersebut dipastikan sebuah black hole.

Ada teori, di galaksi Bima Sakti tempat Bumi kita berada juga terdapat sebuah black hole dengan massa antara 3,2 juta hingga 4 juta kali massa Matahari. Black hole kita ini termasuk tenang dibanding blackhole lain. Salah satu sebabnya antara lain karena sedikitnya objek sekitar yang bisa dihisapnya. Sedangkan black hole di galaksi lain, disebut jauh lebih aktif. Peristiwa penghisapan bintang diperkirakan terjadi sekali tiap 10.000 tahun dalam sebuah galaksi yang memiliki black hole. Namun mengingat ada milyaran black hole di jagad raya, maka diperlukan pengamatan lebih lanjut untuk mengetahui frekuensi kejadian tersebut.

Kembali pada galaksi kita, bila sebuah bintang terkoyak di pusat Bima Sakti, maka peristiwa itu akan menghasilkan pancaran sinar-X 50.000 kali lebih terang dibanding semua sumber sinar-X di galaksi.

Terbentuk Black hole 

            

            Bintang terjadi karena proses reaksi fusi nuklir yang terus menerus terjadi di dalam inti bintang tersebut sehingga membuat bintang tersebut dapat menyala atau membuat cahayanya sendiri. Contohnya matahari, Matahari menggabungkan hydrogen dan helium untuk membuat reaksi fusi tersebut cukup kuat untuk massa bintang tersebut dalam melawan kekuatan gravitasi bintang tersebut sehingga tidak membuat bintang tersebut hancur.

Umur bintang tergantung oleh besar massa bintang tersebut. Semua bintang yang diketahui pada sekarang ini kebanyakan memiliki 2 buah gaya yaitu , gaya gravitasi dan tekanan yang timbul karena reaksi fusi dari hydrogen menjadi helium. Gravitasi berperan menjadi sumber energy yang menciptakan panas dan tekanan didalam bintang dan memulai reaksi fusi yang menciptakan panas dan energi yang sangat sangat besar  sehingga membuat bintang tersebut menjadi menyala dan bersinar.

Jika bintang tersebut kehabisan bahan bakar untuk melakukan reaksi fusi maka bintang tersebut akan membesar dan menyebar dan memulai untuk membentuk elemen - elemen yang lebih berat seperti karbon dan besi untuk melakukan reaksi fusi. Jika bintang tersebut sudah kehabisan elemen - element untuk melakukan fusi maka bintang tersebut mulai runtuh dan akan menjalani proses Supernova atau black hole hal itu tergantung oleh massa bintang tersebut .

Contohnya matahari kita juga akan runtuh jika sudah menjadi White Dwarf dan pada hal ini prinsip pengecualian Pauli menyimpulkan bahwa elektron dalam bintang cukup jauh terpisah untuk menahan keruntuhan lebih lanjut – energi ini disebut Degenarsi Elektron.

Bintang yang lebih besar massanya  1.4 kali dari matahari akan mengalami ledakan Supernova karena massanya , Namun intinya tetap ada seperti bintang berukuran kecil dan akan mulai runtuh apabila degenarsi elektronnya tidak cukup  untuk melawan massa bintang tersebut dan akan menyusut menjadi lebih kecil namun massanya sangat besar dan menjadi sangat sangat padat yang disebut Black hole.

            Bintang yang massanya lebih besar 2.5 kali dari matahari maka akan mengalami hal yang sangat indah. Gaya gravitasinya cukup kuat untuk memproduksi besi. Besi adalah senyawa paling berat yang dapat dibuat oleh bintang didalam umurnya karena element yang lebih berat maka membutuhkan energi yang lebih besar untuk menggabungkan daripada untuk melepasnya, jadi bintang tersebut hancur. Untuk bintang yang memiliki massa yang sangat berat, Runtuhan ini akan menjadikan bintang tersebut hancur dan menyebabkan ledakan yang sangat sangat besar yang disebut Supernova. Didalam ledakan ini element yang lebih berat dari pada Besi diciptakan.   Supernova sangatlah terang sehingga di siang hari pun kita dapat melihat ledakkanya.

Apakah Black hole Bisa berputar?

            Benda yang ukurannya lebih kecil berputar pada porosnya dengan lebih cepat dibandingkan dengan benda yang ukurannya lebih besar. Ini sama seperti pemain ski yang berputar di atas es. Bayangkanlah jika ia merentangkan tangannya, ia akan berputar dengan sangat lambat. Tetapi jika ia melipat tangannya ke tubuhnya, ia berputar menjadi lebih cepat. Karena inti black hole ukurannya sangat kecil, maka black hole berputar dengan sangat cepat. Teori ini dinamakan “the spinning black hole”, pertama kali dikemukakan oleh Roy Kerr. Jika ada manusia terhisap ke dalamnya, gaya tarik di kakinya akan jauh lebih besar dari gaya tarik di kepalanya. Akibatnya tubuhnya akan terkoyak – koyak.

Bagaimana Black hole Bisa Tumbuh?

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 terhisap. Berlainan dengan reputasi yang disandangnya saat ini yang menyatakan bahwa lubang hitam dapat menghisap apa saja disekitarnya, lubang hitam tidak dapat menghisap material yang jaraknya sangat jauh dari dirinya. dia 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 terhisap masuk kedalamnya. Bahaya akan mengancam hanya jika bumi kita 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.

Ada 3 jenis black hole yang perlu kita ketahui. Berikut akan kita bahas satu persatu mengenai jenis – jenis black hole.

1.      Stellar – mass black hole

Ukuran black hole jenis ini adalah 20 – 30 kali ukuran matahari. Black hole ini terbentuk karena bintang besar tua yang mati dan jatuh pada gravitasinya sendiri.

2.      Supermassive black hole

Black hole ini ukurannya sangatlah besar, 100.000 sampai 10¹⁰ kali matahari dan letaknya ada di pusat dari semua galaksi raksasa di jagad raya. Galaksi bima sakti juga mempunyai satu black hole ini. bukan hanya galaksi bima sakti saja, galaksi – galaksi besar lainnya seperti Andromeda juga punya satu di pusatnya. Bila kita terjatuh dari atas dan langsung menuju ke pusat black hole itu, mungkin kita bisa masuk dan tembus ke dalamnya tanpa tercabik – cabik terlebih dahulu.

3.      Mini black hole

Ukuran black hole yang satu ini sangat kecil, sekecil atom. Mini black hole diproduksi di LHC (Large Hadron Collider). Black hole ini bisa dan sudah pernah dibuat di laboratorium di bumi. Tetapi, black hole seperti ini tidak stabil dan akan hilang setelah muncul beberapa mili detik.