 |
| Ilustrasi lubang hitam supermasif. Kredit: Double Negative Team, TM & Warner Bros Entertainment Inc. |
Jika terbukti secara ilmiah, teori ini dapat membantu menjelaskan bagaimana lubang hitam supermasif di pusat galaksi tumbuh begitu besar sangat cepat. Pendapat bahwa kita hanyalah salah satu dari sejumlah alam semesta--atau apa yang disebut kosmolog sebagai multiverse--merupakan konsekuensi dari teori terkemuka kita tentang bagaimana alam semesta tumbuh: inflasi abadi.
Teori ini menyatakan bahwa selama fase awal alam semesta, ruang-waktu berekspansi secara eksponensial, dua kali lipat dalam volume setiap sepersekian detik sebelum ke tingkat yang lebih tenang dalam pertumbuhan alam semesta. Teori inflasi abadi telah dibuat pada 1980-an untuk menjelaskan beberapa pengamatan yang membingungkan tentang alam semesta kita, yang standar teori big bang saja tidak bisa menjelaskannya.
Tapi para kosmolog segera menyadari bahwa inflasi alam semesta menjadi sebuah peringatan. Efek mekanika kuantum, yang biasanya hanya memengaruhi partikel terkecil, memainkan peran penting dalam bagaimana semua ruang-waktu berevolusi.
Salah satu efek ini adalah bahwa potongan kecil dari ruang-waktu dalam alam semesta yang lebih besar bisa bergeser ke keadaan kuantum yang berbeda, membentuk gelembung. Gelembung tersebut bisa terbentuk secara acak di seluruh alam semesta kita yang sedang berinflasi.
Itu berarti bahwa bahkan setelah ekspansi alam semesta yang cepat berakhir, sejumlah gelembung bisa tetap berinflasi masing-masing, membentuk alam semesta sendiri-sendiri. Masing-masing akan menimbulkan gelembung lain, sebuah "pemijahan" multiverse yang amat sangat luas.
Tapi bukti untuk fenomena ini cukup sulit didapat. Kosmolog telah menyarankan bahwa gelembung alam semesta lain yang bertabrakan dengan alam semesta kita bisa meninggalkan jejak di latar belakang gelombang mikro kosmik, radiasi sisa dari big bang. Namun, sinyal tersebut akan sangat samar, dan tidak ada bukti konklusif yang terlihat.
Vilenkin dan rekan-rekannya bertanya-tanya apakah mereka bisa melihat tanda-tanda multiverse di tempat lain di alam semesta kita. Untuk menyelidiki, mereka melakukan analisis matematis dari nasib masing-masing gelembung yang terbentuk selama masa inflasi.
Mereka menemukan bahwa gelembung yang terbentuk dengan energi internalnya lebih rendah daripada energi yang melekat di alam semesta kita yang sedang berinflasi: ketegangan ruang-waktu di luar gelembung lebih besar daripada di dalam gelembung, sehingga dinding gelembung tertarik keluar.
Tapi ketika inflasi berakhir di alam semesta kita, ketegangan menghilang, dan gelembung mulai runtuh seperti balon yang mengempis.
Sebuah Dunia Dalam Gelembung Alam Semesta
Gelembung yang terbentuk pada masa inflasi alam semesta nantinya akan menjadi lebih kecil, dan akan runtuh karena gravitasinya sendiri menjadi sebuah lubang hitam (black hole), dengan sebuah titik padat tak terhingga di dalamnya yang disebut singularitas. Tapi gelembung yang lebih besar pada masa inflasi alam semesta kita akan runtuh menjadi lubang hitam yang lebih besar pula, yang menyembunyikan semesta di dalamnya.
Pada fraksi pertama dan kedua setelah inflasi berakhir dalam ruang-waktu, ketika gelembung mulai runtuh, kita telah terhubung dengan interior mereka melalui lubang cacing. Sayangnya lubang cacing ini telah menutup dengan segera, menutup jaral ke alam semesta yang berada di dalam lubang hitam tersebut. "Kesempatan telah berlalu bagi kita untuk mengirim sinyal ke alam semesta lain," kata rekan penulis Jaume Garriga dari University of Barcelona, Spanyol.
Bahkan setelah lubang cacing tadi menutup "pintu masuk"-nya, ruang-waktu di dalam lubang hitam terus berinflasi secara mandiri. (Baca penelitian lengkap tersebut di sini: http://arxiv.org/abs/1512.01819v1).
Andrei Linde dari Stanford University di California, pelopor lain kosmologi inflasi, sangat terkesan. Karya ilmiah ini dibangun di atas ide-ide yang pertama kali terpikir hampir 30 tahun yang lalu, Vilenkin dan rekan-rekannya telah melakukan analisis yang paling detail dari nasib gelembung alam semesta lain tersebut. "Ini adalah relativitas umum yang indah," kata Linde. "Relativitas umum kadang-kadang menawarkan hal-hal yang sangat non-intuitif."
Analisis ini memberikan cara baru untuk mencari tanda-tanda dari multiverse dengan menyarankan bahwa alam semesta kita mendistibusikan lubang hitam secara istimera. Semakin tinggi massa lubang hitam, semakin tinggi potensi mereka memasuki massa kritis. "Massa kritis ini memisahkan mana lubang hitam biasa dengan mana lubang hitam yang mengandung alam semesta lain yang sedang berinflasi," kata Garriga.
Ini bisa membantu memecahkan misteri lama. Standar astrofisika memiliki kesulitan untuk menjelaskan bagaimana lubang hitam supermasif dapat menjadi sangat besar seperti sekarang, karena menurut para astrofisikawan tidak ada banyak waktu bagi lubang hitam supermasif tersebut untuk menyedot material yang banyak.
Namun dalam teori baru, lubang hitam supermasif ini ternyata menyembunyikan alam semesta di dalamnya, yang membuat lubang hitam supermasif ini jauh lebih besar dari waktu ke waktu karena ada sebuah alam semesta di dalamnya yang berinflasi. Obyek raksasa semacam ini bisa tumbuh seperti lubang hitam supermasif yang kita ketahui hari ini di pusat atau inti setiap galaksi di alam semesta kita, termasuk galaksi Bima Sakti kita sendiri.
Penelitian ini juga mungkin memiliki implikasi untuk paradoks informasi lubang hitam. Menariknya, alam semesta kita bahkan bisa saja terlihat hanya seperti sebuah lubang hitam supermasif untuk para fisikawan yang berada di alam semesta lain selain alam semesta kita.
"Penelitian ini sangat-sangat mendalam," kata Linde. "Kami baru mulai menyentuh permukaan dan menemukan hal-hal baru tentang multiverse."
Referensi:
- Ananthaswamy, Anil. "Supermassive black holes might be hiding entire universes inside." New Scientist, https://www.newscientist.com/article/mg22930554-300-supermassive-black-holes-might-be-hiding-entire-universes-inside, 6 Januari 2016.
- Garriga, Jaume. "Black hole and the multiverse." arXiv, http://arxiv.org/abs/1512.01819v1, 20 Desember 2015.