Menanti Citra Pertama Lubang Hitam

Ilustrasi

Info Astronomy - Tahun 2019 sudah hampir setengah jalan. Sejak dua tahun lalu, para astronom dalam proyek Event Horizon Telescope telah bekerja untuk mendapatkan citra teleskopik pertama dari horison peristiwa lubang hitam. Seperti apa nanti wujudnya?

Memang, walaupun lubang hitam cukup populer, kita belum pernah benar-benar melihat seperti apa wujud lubang hitam itu. Alasannya sangat sederhana: lubang hitam secara harfiah tidak dapat terlihat secara kasat mata.

Apa penyebabnya? Tarikan gravitasi mereka begitu besar. Saking besarnya, ketika sesuatu telah melewati titik tertentu darinya, tidak ada yang bisa lolos. Apapun tidak ada yang bisa lolos, termasuk radiasi elektromagnetik -- seperti sinar-X, inframerah, cahaya, dan gelombang radio -- yang memungkinkan kita untuk mendeteksi objek misterius itu secara langsung.

"Titik tidak ada yang bisa lolos" itu dikenal sebagai horison peristiwa (event horizon). Selain menjadi sebuah titik menakutkan yang mungkin kamu tidak akan pernah mau kunjungi, horison peristiwa juga merupakan kunci bagi kita untuk benar-benar bisa memvisualisasikan sebuah lubang hitam.

Meskipun kita mungkin tidak dapat melihat lubang hitam itu sendiri, ada kemungkinan bahwa horison peristiwanya dapat difoto; dan itulah yang berhasil dilakukan oleh para astronom lewat proyek Event Horizon Telescope (EHT), yang dijadwalkan akan melakukan pengumuman citra pertama horison peristiwa lubang hitam secara publik pada malam ini, 10 April 2019.

Memangnya, seperti apa horison peristiwa lubang hitam itu?

Jauh sebelum ada proyek EHT, ada seorang astrofisikawan bernama Jean-Pierre Luminet. Sepanjang tahun 1978, dia sudah memberi kita apa yang bisa dianggap sebagai gambaran pertama horison peristiwa lubang hitam.

Tentu saja, hasil kerja Luminet bukan foto yang sebenarnya. Luminet, yang berlatar belakang seorang matematikawan, menggunakan skillset-nya untuk melakukan simulasi komputer pertama dari apa yang tampak seperti lubang hitam bagi pengamat, menggunakan kartu IBM 7040 pada komputer tahun 1960-an.

"Pada saat itu itu, (lubang hitam) adalah subjek yang sangat eksotis, dan sebagian besar astronom tidak percaya pada keberadaan mereka," kata Luminet kepada ScienceAlert.

"Saya ingin menjelajahi fisika aneh lubang hitam dan mengusulkan mekanisme spesifik yang dapat membantu para astronom untuk mendapatkan tanda keberadaan tidak langsung terhadap lubang hitam."

Ketika simulasi komputernya kala itu menampilkan hasil bagaimana wujud horison peristiwa lubang hitam, Luminet kemudian dengan susah payah menggambarkan kembali apa yang ada di komputernya pada sebuah kertas negatif dengan pena dan tinta India, seolah-olah dia adalah printer manusia.

Seperti apa hasilnya? Kamu bisa lihat di bawah ini:

Gambar yang cukup unik, bukan? Hasil kerja Luminet menunjukkan seperti apa bentuk cakram datar yang ada di sekeliling lubang hitam. Sebuah gambaran bagaimana wujud lubang hitam jika kita sedang berada cukup dekat dengannya.

Cakram yang mengelilingi lubang hitam pada hasil kerja Luminet memang tidak terlihat datar, karena gravitasi yang kuat dari lubang hitam itu sendiri lah yang telah membengkokkan cahaya di sekitarnya.

"Medan gravitasi melengkungkan sinar cahaya dekat lubang hitam begitu banyak sehingga bagian belakang cakram tampak 'naik'," Luminet menjelaskan dalam makalah ilmiahnya yang diterbitkan di arXiv tahun lalu.

"Lengkungan sinar cahaya juga menghasilkan gambar sekunder yang memungkinkan kita untuk melihat sisi lain dari cakram akresi, yang seharusnya berada di sisi berlawanan dari lubang hitam dalam pandangan pengamat."

Luminet adalah yang pertama, tetapi dia bukan satu-satunya yang terpikat oleh misteri seperti apa lubang hitam itu. Selain Luminet, ada yang telah mencoba memvisualisasikan lubang hitam, yang paling terkenal di era modern ini bahkan sampai masuk ke sebuah film.

Film Christopher Nolan tahun 2014, Interstellar, dipuji karena adanya penggambaran lubang hitam yang "akurat secara ilmiah". Hal itu dikarenakan sebagian besar penggambaran lubang hitam dalam film Interstellar didasarkan pada karya yang dilakukan oleh Luminet, dan dibuat dalam konsultasi dengan ahli fisika teoretis, Kip Thorne dari Caltech.

Kalau kamu lupa, seperti inilah penggambaran lubang hitam dalam film Interstellar:

Sayangnya, menurut Science Alert, film Interstellar memilih versi penggambaran lubang hitam yang telah disederhanakan. Alasannya klasik: agar tidak membingungkan dan terlihat cantik di layar perak.

Bila kamu sempat menonton filmnya, penggambaran lubang hitamnya memang mengesankan; tetapi, menurut Luminet dan Thorne, sebenarnya bukan seperti itu wujud lubang hitam.

Apa yang membuat penggambaran dalam film Interstellar masih kurang mendekati kenyataannya? Menurut Luminet, cakram akresi pada lubang hitam seharusnya tidak bersinar seragam.

"Kecerahan cakram akresi pada lubang hitam bersifat asimetri," tulis Luminet. "Hal seperti itulah yang merupakan ciri khas utama dari sebuah lubang hitam."

Menanti Pengumuman EHT
Walaupun citra pertama dari horison peristiwa lubang hitam baru akan diumumkan secara resmi malam ini, Andrew Chael, seorang astrofisikawan di Universitas Harvard yang terlibat dengan EHT, merilis seperti apa gambaran yang akan didapatkan oleh EHT.

Chael menggunakan data yang dikumpulkan EHT terhadap lubang hitam di galaksi M87, salah satu lubang hitam yang EHT memang amati sejak dua tahun terakhir. Hasil pengolahan data oleh Chael itu bisa kamu lihat di bawah:

Fitur cincin terang yang terlihat pada gambar di atas itulah yang disebut sebagai cakram akresi lubang hitam, tempat segala material yang tertarik oleh gravitasi lubang hitam, yang membuatnya memanas hingga mulai bersinar. Satu sisi cakram tersebut muncul lebih terang dari sisi lainnya karena adanya efek Doppler.

Dengan kata lain, cahaya yang bergerak ke arah kita akan bergerak lebih cepat dari sudut pandang kita, sementara cahaya yang menjauh dari kita akan berjalan lebih lambat. Jadi, jika kita melihat tepian cakram akresi yang bergerak dari kiri ke kanan, cahaya akan tampak lebih terang di kiri dan redup di kanan. Wilayah hitam di tengah-tengah gambar-gambar ini adalah lubang hitam itu sendiri.

Ketika EHT akhirnya mengumumkan seperti apa wujud lubang hitam yang berhasil mereka amati, para astronom akhirnya dapat membandingkan simulasi mereka dengan kenyataan yang ada, dan data yang dihasilkan akan menawarkan wawasan yang tak ternilai tentang bagaimana hukum-hukum fisika berperilaku dalam lingkungan gravitasi ekstrem dari singularitas lubang hitam.

Menarik untuk ditunggu, kan?