mengenal blackhole

Bab 5 : Mulai menjelajah Galaksi : Mengenal Black hole

Black hole adalah sebuah fenomena alam di luar angkasa yangsangat aneh, bahkan banyak ilmuwan pada mulanya tidak percayaKalau black hole benar – benar ada. Black hole dapat di artikansebagai sebuah lubang di fabric space – time. Seperti yang kitaketahui, Black hole (lubang hitam) akan menghisap apapun yangmendekatinya, termasuk cahaya yang melintas. Dan kini paraastronom mendapatkan bukti bahwa bintang-bintang di langit puntidak luput dari ’keserakahannya.’

Tapi mengapa bisa ada black hole di alam semesta ini? mengapadia bisa terbentuk? Bagaimana black hole terbentuk? Kita akanmencoba mengulas materi ini sesederhana mungkin.

Untuk memahami black hole, kita harus memahami terlebih dahuluapa itu gravitasi. Newton mengamati apel yang jatuh ke bumi, laluia berkata Kalau sebenarnya apel bukan jatuh ke bumi, tapi bumidan apel saling tarik – menarik. Tetapi karena massa bumi begitubesar di bandingkan dengan massa apel, maka apel terkesan ditarik oleh bumi. Lalu ia juga menyadari, bahwa sebenarnya bulandan bumi juga saling mengorbit karena gaya tarik itu, begitu jugamatahari dan bumi, dan semua benda lain di jagad raya ini. Newtinbahkan menghitung rumus gaya tarik menarik antara dua benda.Tetapi ia sama bingungnya dengan semua orang. Mengapa gravitasibisa ada? Dari mana asalnya gaya tarik ini? mengapa dua bendaharus saling tarik menarik?

Albert Einstein mencoba memecahkan teka teki ini. iamengatakan bahwa semua benda yang mempunyai massa dapatmembengkokkan permukaan ruang dan waktu di jagad raya, dansebenarnya gaya gravitasi yang kita rasakan itu hanyalah efekdari kelengkungan itu.

1 | M u l a i M e n j e l a j a h i G a l a k s i : M e n g e n a l B l a c k h o l e

Apakah gaya gravitasi bisa dilawan? Jawabannya tentu sajabisa. Di bumi, tampak mudah sekali melawan gravitasi. Contohnya,kita memungut koin di lantai dengan. Dengan kekuatan otot kita,kita sudah melawan gravitasi dengan berhasil mengangkat koin itu.bila kita melempar sebuah batu ke langit, maka batu itu akan naikmencapai ketinggian tertentu lalu gravitasi akan menang, dan batuitu akan jatuh lagi ke bumi. Jika kita melempar batu itu dengankecepatan super tinggi, musalnya lebih dari 11 km/sekon, makabatu itu akan naik terus ke atas dan menang melawan gayagravitasi bumi. Ia akan terus naik, keluar dari bumi, danmengapung di luar angkasa. Kecepatan maksimum untuk mengalahkangravitasi disebut kecepatan lepas. Kecepatan lepas bumi kira –kira 11 km/sekon. Artinya, roket atau pesawat ulang alik harusdipercepat sampai lebih cepat dari kecepatan lepas agar dapatlolos ke luar angkasa, karena Kalau tidak, ia akan jatuh kembalike bumi.

“semakin besar massa sebuah benda, semakin besar pula kecepatanlepasnya.”

Teori adanya black hole pertama kali diajukan pada abad ke-18oleh seorang pendeta bernama John Mitchell. Mitchell, yang jugaseorang astronom amatir, mencatat bahwa jika sebuah benda dengandensitas rata – rata yang sama dengan matahari mempunyai jari –jari sekitar 500 kali jari – jari matahari, besar kecepatanpelepasan kan lebih besar dari laju cahaya c. Dia membuatpernyataan bahwa ”semua cahaya yang dipancarkan oleh sebuah bendaakan membuatnya kembali ke arahnya”. Bagaimana bila benda sebesaritu eksis? Apa yang akan terjadi? Maka pastinya benda itu akangelap dan hitam, karena semua benda akan tertarik ke dalam dantidak bisa keluar lagi, sekalipun cahaya. Jadi benda itu akan


kasat mata bagi kita. Benda sebesar dan seaneh ini tentunya tidakmungkin ada di alam semesta ini. Selanjutnya dikembangkan lagioleh astronom Jerman bernama Karl Schwarzschild, pada tahun 1916,dengan berdasar pada teori relativitas umum dari Albert Einstein(dalam bagian dari perumusan dan perluasan teori gravitasiNewton) untuk menurunkan persamaan untuk jari – jari kritis Rs,yang sekarang disebut jari – jari Schwarzchild (Schwarzchild radius).Hasilnya ternyata sama dengan jika kita atur v = c pada persamaan

v = 2πrT , jadi

C = √2GMRs

Penyelesaian untuk jari – jari Schwarzchild Rs, kita dapatkan

Rs = 2GMC²

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 berfungsisebagai sebuah black hole. Pada kasus ini, setiap benda lain denganjarak Rs dari pusat black hole akan terjebak oleh gaya tarikgravitasi dari black hole dan tidak dapat lepas darinya. Intinya,kita tidak akan bisa kembali lagi. Setiap bintang mempunyaisebuah lingkaran misterius dalam diri bintang itu. Contohnyamatahari. Schwarzchild menghitung bahwa jari – jari lingkaranmisterius adalah sekitar 3 kilometer. Ini artinya, jika kitamampu memdatkan atau mengkompres matahari, kita menjadi sebuahbola bintang kecil dengan jari – jari kurang dari 3 kilometer.Maka itu, matahari kita dapat menjadi black hole, menghisap semuabenda yang berada di dekatnya. Bahkan secara teori, Schwarzchildberkata bahwa semua benda dapat dijadikan black hole atau dikompressampai 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 dalambola itu, kita tidak dapat melihat peristiwa yang terjadi didalamnya. Dari luar horizon peristiwa yang dapat kita ketahuitentang black hole hanyalah massanya (dari efek gravitasinya padabenda lain), muatan listriknya (dari gaya listrik yang bekerjapada muatan benda lain), dan momentum sudutnya (karena perputaranblack hole cenderung untuk menyeret semua benda langit yang beradadi sekitarnya). Semua informasi lain tentang benda hilang dantidak bisa di dapat lagi ketika benda itu masuk dalam horizonperistiwa. Hal ini juga semakin dipopulerkan oleh Stephen WilliamHawking. Pada saat ini banyak astronom yang percaya bahwa hampirsemua galaksi dialam semesta ini mengelilingi black hole pada pusatgalaksi.

Menurut ahli astrofisika Arthur Eddington, alam tidak akanmemperbolehkan hal ini untuk eksis. Contohnya, kelengkungan ruangdan waktu akibat benda bermassa tinggi. Semua orang dikejutkanketika seseorang bernama J. Robert Oppenheimer mengatakan bahwablack hole dapat terbentuk secara alami diluar angkasa bilasebuah bintang raksasa sudah sampai hayat hidupnya. Ia akanmembentuk titik, seperti partikel. Artinya gravitasi akanmengkompres 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 menjaditopik favorit para penulis fiksi ilmiah. Kita tidak dapat melihatblack hole, akan tetapi kita bisa mendeteksi materi yang tertarikatau tersedot ke arahnya. Inilah alasan mengapa Wheeler memberinama black hole. Dengan cara inilah, para astronom mempelajari danmengidentifikasikan banyak black hole di angkasa lewat observasiyang sangat hati-hati sehingga diperkirakan di angkasa dihiasioleh jutaan black hole.


Pada titik – titik yang jauh darisebuah black hole, efek gravitasinyaadalah sama untuk setiap bendanormal dengan massa yang sama. Jikamatahari collapse untuk membentuk

sebuah black hole, orbit – orbit planet tidak akan terpengaruh.Tetapi benda – benda akan mengalami perbedaan kedekatan yangdramatis dengan black hole. Jika ada seseorang yang memutuskanuntuk menjadi seorang martir untuk ilmu pengetahuan dan loncat kedalam sebuah black hole, apa yang orang itu tinggalkan di belakangakan melihat beberapa efek ganjil saat orang itu bergerak menujuhorizon peristiwa, kebanyakan dari efek tersebut berhubungandengan efek – efek relativitas yang umum. Jika orang tersebutmembawa sebuah radio pengirim untuk mengirimkan pendapat orangtersebut tentang apa yang terjadi, maka mereka harus memasangpenerimanya 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 selamalebih dari satu dekade menunjukkan adanya sebuah bintang yangtercabik dan ditelan oleh sebuah black hole.

Sebelumnya para astronom sudah melihat bagaimana black holemenyedot gas yang beterbangan di sekitarnya, lalu memanaskan gastersebut sehingga memancarkan radiasi dalam berbagai panjang


gelombang, mulai dari gelombang radio hingga gelombang cahayatampak dan sinar-X. Mereka juga memperkirakan bahwa sebuahbintang sekalipun bisa terkoyak karena daya tarik gravitasisebuah black hole, namun bukti mengenai hal itu baru didapatkansekarang.

Berdasarkan pengamatan, para astronom melihat sebuah bintangyang terlempar mendekati pusat sebuah galaksi akibat kedekatanposisinya dengan bintang lain. Dalam perjalanannya menempuh jalurtersebut, ia mendekati sebuah black hole raksasa yang massanyasetara dengan 100 juta kali massa Matahari, lalu tersedot arushisapnya.

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

Awalnya, bintang itu kehilangan gas-gas selimutnya yangtersedot ke black hole. Kemudian ia terpanaskan hingga jutaanderajat sebelum ditelan sang lubang hitam, seraya melepaskantenaga setara dengan energi yang dihasilkan pada sebuah ledakansupernova. Dalam perisitwa tersebut, para astronom dapatmenangkap aktivitas sinar-x yang terpancar terang menggunakanteleskop-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, hanyasekitar satu persen dari bagian bintang malang itu yang ditelan.Sisanya dilemparkan kembali ke galaksi menggunakan energi yangluar biasa dahsyat.

Intensitas pancaran itu kemudian melemah seiring denganmakin tercerainya tubuh sang bintang. Penurunan aktivitas


pancaran yang cepat diduga juga terjadi karena adanya penghisapanlebih 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 karenablack hole sendiri tidak bisa dilihat. Kita hanya bisa melihatjejak cahaya yang terhisap ke dalamnya. Para astronom sejauh inimendeteksi keberadaan black hole dengan memperhatikan aktivitascahaya di serta kecepatan bintang maupun gas-gas di jagad raya.Bila di suatu tempat tidak ditemukan cahaya, namun di sekitarnyabanyak objek angkasa menuju ke satu titik dengan kecepatan tinggisebelum hilang, maka titik tersebut dipastikan sebuah black hole.

Ada teori, di galaksi Bima Sakti tempat Bumi kita beradajuga terdapat sebuah black hole dengan massa antara 3,2 juta hingga4 juta kali massa Matahari. Black hole kita ini termasuk tenangdibanding blackhole lain. Salah satu sebabnya antara lain karenasedikitnya objek sekitar yang bisa dihisapnya. Sedangkan black holedi galaksi lain, disebut jauh lebih aktif. Peristiwa penghisapanbintang diperkirakan terjadi sekali tiap 10.000 tahun dalamsebuah galaksi yang memiliki black hole. Namun mengingat adamilyaran black hole di jagad raya, maka diperlukan pengamatan lebihlanjut untuk mengetahui frekuensi kejadian tersebut.

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

Bagaimana Black hole terbentuk?

Beginilah proses terjadinya black hole.

Bintang terjadi karena proses reaksi fusi nuklir yang terusmenerus terjadi di dalam inti bintang tersebut sehingga membuatbintang tersebut dapat menyala atau membuat cahayanya sendiri.


Contohnya matahari, Matahari menggabungkan hydrogen dan heliumuntuk membuat reaksi fusi tersebut cukup kuat untuk massa bintangtersebut dalam melawan kekuatan gravitasi bintang tersebutsehingga tidak membuat bintang tersebut hancur.

Umur bintang tergantung oleh besar massa bintang tersebut.Semua bintang yang diketahui pada sekarang ini kebanyakanmemiliki 2 buah gaya yaitu , gaya gravitasi dan tekanan yangtimbul karena reaksi fusi dari hydrogen menjadi helium. Gravitasiberperan menjadi sumber energy yang menciptakan panas dan tekanandidalam bintang dan memulai reaksi fusi yang menciptakan panasdan energi yang sangat sangat besar sehingga membuat bintangtersebut menjadi menyala dan bersinar.

Jika bintang tersebut kehabisan bahan bakar untuk melakukanreaksi fusi maka bintang tersebut akan membesar dan menyebar danmemulai untuk membentuk elemen - elemen yang lebih berat sepertikarbon dan besi untuk melakukan reaksi fusi. Jika bintangtersebut sudah kehabisan elemen - element untuk melakukan fusimaka bintang tersebut mulai runtuh dan akan menjalani prosesSupernova atau black hole hal itu tergantung oleh massa bintangtersebut .

Contohnya matahari kita juga akan runtuh jika sudah menjadiWhite Dwarf dan pada hal ini prinsip pengecualian Paulimenyimpulkan bahwa elektron dalam bintang cukup jauh terpisahuntuk menahan keruntuhan lebih lanjut – energi ini disebutDegenarsi Elektron.

Bintang yang lebih besar massanya 1.4 kali dari matahariakan mengalami ledakan Supernova karena massanya , Namun intinyatetap ada seperti bintang berukuran kecil dan akan mulai runtuhapabila degenarsi elektronnya tidak cukup untuk melawan massabintang tersebut dan akan menyusut menjadi lebih kecil namunmassanya sangat besar dan menjadi sangat sangat padat yangdisebut Black hole.


Bintang yang massanya lebih besar 2.5 kali dari mataharimaka akan mengalami hal yang sangat indah. Gaya gravitasinyacukup kuat untuk memproduksi besi. Besi adalah senyawa palingberat yang dapat dibuat oleh bintang didalam umurnya karenaelement yang lebih berat maka membutuhkan energi yang lebih besaruntuk menggabungkan daripada untuk melepasnya, jadi bintangtersebut hancur. Untuk bintang yang memiliki massa yang sangatberat, Runtuhan ini akan menjadikan bintang tersebut hancur danmenyebabkan ledakan yang sangat sangat besar yang disebutSupernova. Didalam ledakan ini element yang lebih berat dari padaBesi diciptakan. Supernova sangatlah terang sehingga di sianghari pun kita dapat melihat ledakkanya.

Apakah Black hole Bisa berputar?

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

Bagaimana Black hole Bisa Tumbuh?

Massa dari lubang hitam terus bertambah dengan caramenangkap semua materi didekatnya. Semua materi tidak bisa lari


dari jeratan lubang hitam jika melintas terlalu dekat. Jadi obyekyang tidak bisa menjaga jarak yang aman dari lubang hitam akanterhisap. Berlainan dengan reputasi yang disandangnya saat iniyang menyatakan bahwa lubang hitam dapat menghisap apa sajadisekitarnya, lubang hitam tidak dapat menghisap material yangjaraknya sangat jauh dari dirinya. dia hanya bisa menarik materiyang lewat sangat dekat dengannya.

Contoh : bayangkan matahari kita menjadi lubang hitam denganmassa yang sama. Kegelapan akan menyelimuti bumi dikarenakantidak ada pancaran cahaya dari lubang hitam, tetapi bumi akantetap mengelilingi lubang hitam itu dengan jarak dan kecepatanyang sama dengan saat ini dan tidak terhisap masuk kedalamnya.Bahaya akan mengancam hanya jika bumi kita berjarak 10 mil darilubang hitam, dimana hal ini masih jauh dari kenyataan bahwa bumiberjarak 93 juta mil dari matahari. Lubang hitam juga dapatbertambah massanya dengan cara bertubrukan dengan lubang hitamyang lain sehingga menjadi satu lubang hitam yang lebih besar.

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

1. Stellar – mass black holeUkuran black hole jenis ini adalah 20 – 30 kali ukuranmatahari. Black hole ini terbentuk karena bintang besar tuayang mati dan jatuh pada gravitasinya sendiri.

2. Supermassive black holeBlack hole ini ukurannya sangatlah besar, 100.000 sampai1010 kali matahari dan letaknya ada di pusat dari semuagalaksi raksasa di jagad raya. Galaksi bima sakti jugamempunyai satu black hole ini. bukan hanya galaksi bimasakti saja, galaksi – galaksi besar lainnya seperti


Andromeda juga punya satu di pusatnya. Bila kita terjatuhdari atas dan langsung menuju ke pusat black hole itu,mungkin kita bisa masuk dan tembus ke dalamnya tanpatercabik – cabik terlebih dahulu.

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

Jadi, Apa Yang Ada Dibalik Black hole?

Tidak ada seorang pun yang tahu apa yang ada di sisi laindari sebuah black hole. Tapi dugaan terbesar sekarang adalah jikakita masuk ke dalam sebuah black hole dan berhasil keluar di sisilain, maka kita memasuki alam semesta lain, atau biasanya dikenaldengan nama alternate universe. Fungsi black hole yang seperti inilahyang dikenal sebagai Einstein – Rosen Bridge, atau istilah kerennyaworm hole. Hal ini belum dapat dibuktikan , dan walaupun secarateori mungkin terjadi, secara praktik sangatlah susah. Harusdibutuhkan banyak hal untuk menjaga worm hole stabil terbuka cukuplama bagi kita untuk bisa melewatinya.

Banyak ilmuwan sedang mempelajari black hole sekarang. Salahsatu kendala utamanya adalah entah mau menggunakan teori mekanikakuantum atau relativitas Einstein untuk menjelaskan black hole .


mengenal blackhole

Documents