Supernova

1. Pengenalan Supernova

Supernova adalah ledakan dari suatu bintang di galaksi yang memancarkan energi yang teramat besar. Peristiwa supernova ini menandai berakhirnya riwayat suatu bintang. Bintang yang mengalami supernova akan tampak sangat cemerlang dan bahkan kecemerlangannya bisa mencapai ratusan juta kali cahaya bintang tersebut semula.

Energi yang dipancarkan oleh supernova amatlah besar. Bahkan pancaran energi yang dipancarkan saat supernova terjadi dalam beberapa detik saja dapat menyamai pancaran energi sebuah bintang dalam kurun waktu jutaan hingga miliaran tahun. Pancaran energi supernova dapat dihitung berdasarkan sifat-sifat pancaran radiasinya.

Supernova biasa terjadi dikarenakan habisnya usia suatu bintang. Saat bahan-bahan nuklir pada inti bintang telah habis, maka tidak akan dapat terjadi reaksi fusi nuklir yang merupakan penyokong hidup suatu bintang. Dan bila sudah tidak dapat dilakukan fusi nuklir ini, maka bintang akan mati dan melakukan supernova.

2. Jenis-Jenis Supernova
• Berdasarkan pada garis spektrum pada supernova, maka didapatkan beberapa jenis supernova :
- Supernova Tipe Ia
Pada supernova ini, tidak ditemukan adanya garis spektrum Hidrogen saat pengamatan.

- Supernova Tipe Ib/c
Pada supernova ini, tidak ditemukan adanya garis spektrum Hidrogen ataupun Helium saat pengamatan.

- Supernova Tipe II
Pada supernova ini, ditemukan adanya garis spektrum Hidrogen saat pengamatan.

- Hipernova
Supernova tipe ini melepaskan energi yang amat besar saat meledak. Energi ini jauh lebih besar dibandingkan energi saat supernova tipe yang lain terjadi.
• Perbedaan kedua tipe ini terletak pada proses pemicu terjadinya ledakan tersebut.

- Supernova dari Bintang Tunggal bermassa besar
Bintang juga memiliki sebuah siklus hidup, dimana ia akan mengakhiri masa hidupnya suatu saat kelak. Salah satu caranya yah melalui Supernova. Tapi tidak semua bintang akan mengalami supernova. Supernova terjadi pada bintang yang massanya 8 kali massa matahari atau lebih massif dari Matahari. Nah, supernova akan terjadi ketika bintang tersebut tidak lagi memiliki cukup bahan bakar untuk proses fusi di inti bintang untuk memnciptakan tekanan keluar sehingga memicu terjadinya dorongan gravitasi kedalam massa bintang yang besar.

Pertama-tama, bagian luar bintang akan mengembang menjadi raksasa merah, sementara di bagian dalamnya, pusat bintang akan menghasilkan gravitasi dan memulai terjadinya pengerutan. Saat mengerut pusat bintang menjadi lebih panas dan rapat. Pada titik ini, sejumlah reaksi nuklir mulai terjadi….dan bisa menghentikan keruntuhan pusat bintag untuk sementara. Perlu diingat, Hanya Sementara. Saat di pusat bintang hanya tersisa besi, maka tak ada lagi pembakaran. Saat fusi tak lagi terjadi, dalam hitungan detik, bintang memulai fasa akhirnya yakni keruntuhan gravitasi. Temperatur di pusat bintang naik melebihi 100 miliar, kemudian pusat bintang mengalami tekanan dan mengecil namun kemudian mengembang secara tiba-tiba. Energi pengembangan ini ditransfer ke selubung bintang, yang kemudian memicu terjadinya ledakan dan menimbulkan gelombang kejut. Saat gelombang kejut ini bertemu dengan materi bintang di lapisan terluar, materi dipanaskan dan mengalami pembakaran membentuk elemen baru dan isotop radioaktif. Nah, gelombang kejut ini juga akan menyebabkan terlepasnya materi ke angkasa. Materi yang terlepas saat ledakan bintang terjadi saat ini dikenal dengan nama supernova remnant.

- Ledakan Bintang katai Putih
Tipe lainnya dari Supernova melibatkan ledakan tiba-tibda dari bintang katai putih dalam sistem bintang ganda. Bintang katai putih merupakan titik akhir hidup bintang yang massanya sekitar 5 massa matahari. Katai putih sendiri memiliki massa kurang dari 1.4 massa matahari dan hampir seukuran Bumi.

Dalam sistem bintang ganda, bintang katai putih akan menarik sejumlah materi bintang pasangannya jika keduanya sangat dekat. Nah hal ini akan memicu terjadinya tarikan gravitasi pada objek yang rapat seperti katai putih. Pada saat materi yang ditarik ini ditransfer ke katai putih, dan saat massa bintang katai putih mencapai 1.4 kali massa Matahari, tekanan di pusat akan mencapai batas ambang bagi nuclei karbon dan oksigen untuk memulai pembakaran secara tidak terkontrol yang pada akhirnya menjadi pemicu terjadinya ledakan.

• Berdasarkan pada sumber energi supernova, maka didapatkan jenis supernova sebagai berikut.
- Supernova Termonuklir (Thermonuclear Supernovae)
Berasal dari bintang yang memiliki massa kecil
Berasal dari bintang yang telah berevolusi lanjut
Bintang yang meledak merupakan anggota dari sistem bintang ganda.
Ledakan menghancurkan bintang tanpa sisa
Energi ledakan berasal dari pembakaran Karbon (C) dan Oksigen (O)

- Supernova Runtuh-inti (Core-collapse Supernovae)
Berasal dari bintang yang memiliki massa besar
Berasal dari bintang yang memiliki selubung bintang yang besar dan masih membakar Hidrogen di dalamnya.
Bintang yang meledak merupakan bintang tunggal (seperti Supernova Tipe II), dan bintang ganda (seperti supernova Tipe Ib/c)
Ledakan bintang menghasilkan objek mampat berupa bintang neutron ataupun lubang hitam (black hole).
Energi ledakan berasal dari tekanan

3. Tahapan Terjadi
Suatu bintang yang telah habis masa hidupnya, biasanya akan melakukan supernova. Urutan kejadian terjadinya supernova adalah sebagai berikut.

• Pembengkakan
Bintang membengkak karena mengirimkan inti Helium di dalamnya ke permukaan. Sehingga bintang akan menjadi sebuah bintang raksasa yang amat besar, dan berwarna merah. Di bagian dalamnya, inti bintang akan semakin meyusut. Dikarenakan penyusutan ini, maka bintang semakin panas dan padat.

• Inti Besi
Saat semua bagian inti bintang telah hilang, dan yang tertinggal di dalam hanyalah unsur besi, maka kurang dari satu detik kemudian suatu bintang memasuki tahap akhir dari kehancurannya. Ini dikarenakan struktur nuklir besi tidak memungkinkan atom-atom dalam bintang untuk melakukan reaksi fusi untuk menjadi elemen yang lebih berat.

• Peledakan
Pada tahap ini, suhu pada inti bintang semakin bertambah hingga mencapai 100 miliar derajat celcius. Kemudian energi dari inti ini ditransfer menyelimuti bintang yang kemudian meledak dan menyebarkan gelombang kejut. Saat gelombang ini menerpa material pada lapisan luar bintang, maka material tersebut menjadi panas. Pada suhu tertentu, material ini berfusi dan menjadi elemen-elemen baru dan isotop-isotop radioaktif.

• Pelontaran
Gelombang kejut akan melontarkan material-material bintang ke ruang angkasa.

4. Dampak Supernova
Supernova memiliki dampak bagi kehidupan di luar bintang tersebut, di antaranya:
• Menghasilkan Logam
Pada inti bintang, terjadi reaksi fusi nuklir. Pada reaksi ini dilahirkan unsur-unsur yang lebih berat dari Hidrogen dan Helium. Saat supernova terjadi, unsur-unsur ini dilontarkan keluar bintang dan memperkaya awan antar bintang di sekitarnya dengan unsur-unsur berat.

• Menciptakan Kehidupan di Alam Semesta
Supernova melontarkan unsur-unsur tertentu ke ruang angkasa. Unsur-unsur ini kemudian berpindah ke bagian-bagian lain yang jauh dari bintang yang meledak tersebut. Diasumsikan bahwa unsur atau materi tersebut kemudian bergabung membentuk suatu bintang baru atau bahkan planet di alam semesta.

5. Penampakan Supernova

Ada satu bintang yang melakukan supernova di ruang angkasa tiap satu detik kehidupan di bumi. Hanya saja, untuk menemukan bintang yang akan melakukan supernova tersebut amatlah sulit. Banyak faktor yang memengaruhi dalam pengamatan supernova. Walaupun begitu, ada beberapa peristiwa supernova yang telah teramati oleh manusia, di antaranya:

- Supernova 1994D
Dahulu kala, sebuah bintang meledak di tempat yang amat jauh dari bumi. Ledakan itu tampak seperti sebuah titik terang. Ini terjadi di bagian luar dari galaksi NGC 4526, dan dinamakan Supernova 1994D. Sinar yang dipancarkannya selama beberapa minggu setelah ledakan tersebut menunjukkan bahwa supernova tersebut merupakan Supernova Tipe Ia.

- SN 2006gy,
Sebuah supernova telah terjadi di luar angkasa baru-baru ini. Sebuah bintang besar—ukurannya 150 kali ukuran matahari—meledak dan menimbulkan cahaya lima kali lebih terang daripada supernova mana pun.

Supernova terjadi ketika sebuah bintang tua kehabisan bakar lalu meledak dengan sendirinya. Bintang uzur itu bernama SN 2006gy, yang ditemukan pertama kali pada September tahun lalu oleh seorang mahasiswa di Texas. Letaknya 240 juta tahun dari bumi, berada pada galaksi yang jauh dari Bimasakti.

Ahli astronomi dari Badan Antariksa Nasional Amerika Serikat (NASA) mengatakan supernova itu berlangsung selama 70 hari. Mereka telah mengamatinya dengan sejumlah teleskop di bumi maupun ruang angkasa. “Dari semua bintang yang meledak yang pernah diamati, inilah rajanya,” kata Alex Filippenko dari NASA.

Nathan Smith, yang memimpin sebuah tim gabungan dari Universitas California Berkeley dan Universitas Texas Austin, mengatakan ledakan itu sungguh-sungguh besar, ratusan kali lebih energik daripada supernova biasa.

Namun berbeda dengan supernova yang umum, pengamatan melalui teleskop sinar-X dari Observatorium Chandra di orbit, memperlihatkan bahwa ledakan SN 2006gy tak menyebabkan lubang hitam (black hole).

Para ahli astronomi itu kemudian memperkirakan ledakan bintang semacam itu akan terjadi pada bintang Eta Carinae, yang berada di galaksi Bimasakti, 7.500 tahun cahaya dari bumi.

Dave Pooley dari Universitas California di Berkeley, mengatakan bila Eta Carinae meledak, cahayanya akan begitu terang sehingga akan tampak meski pada siang hari.

Mario Livio dari Institut Ilmu Teleskop Ruang Angkasa di Baltimore mengatakan Eta Carinae bisa meledak kapan saja. “Kami terus mengawasinya," katanya.

6. Penemuan Sisa Supernova
Sisa supernova termuda di galaksi kita berhasil ditemukan, tersembunyi dibalik cadar debu dan gas. Penemuan ini dilakukan oleh National Science Foundation’s Very Large Array (VLA) dan NASA’s Chandra X-Ray Observatory yang berhasil menembus kegelapan untuk mengungkap keberadaan sisa supernova tersebut. Dan menjadi contoh pertama dari populasi sisa supernova muda yang hilang.

Dari pengamatan ke galaksi yang lain, para astronom memperkirakan ada sekitar 3 atau lebih ledakan bintang yang terjadi di Bimasakti setiap satu abad. Ledakan terbaru yang telah diketahui adalah Cassiopea A yang terjadi sekitar tahun 1680 dan si supernova termuda yang baru saja ditemukan ini ternyata merupakan sisa ledakan yang terjadi 140 tahun lalu. Dan jika perhitungan laju terjadinya supernova benar, maka seharusnya ada sekitar sisa dari 10 ledakan supernova di Bimasakti yang jauh lebih mudah dari Cassiopea A.

Problemnya, perhitungan memang menyatakan supernova yang lebih muda itu ada banyak tapi bukti dari sisa ledakan tersebut di Bimasakti maish sangat kurang. Hal ini membuat para astronom yang tampaknya normal jutru berbeda dalam beberapa hal yang tak diketahui dibanding galaksi lainnya. Bahkan pemikiran alternatif yang muncul, bisa jadi supernova yang hilang di Bimasakti mengindikasikan kalau pemahaman para astronom untuk hubungan supernova dan pproses di galaksi lain merupakan suatu kesalahan.

Dalam penemuan supernova termuda ini para astronom melakukan pengukuran terhadap pengembangan puing ledakan bintang. Hal ini dilakukan dengan membandingkan citra objek G1.9+0.3, yang diambil secara terpisah lebih dari 2 dekade. Tahun 1985, tim astronom yang dmpimpin oleh David Green menggunakan VLA berhasil mengidentifikasi sisa supernova yang saat iti diperkirakan berusia 400 – 1000 tahun. G1.9+0.3, berada dekat pusat galaksi sekitar 25000 tahun cahaya dari Bumi.

Tahun 2007, tim lainnya yang dipimpin oleh Stephen Reynolds dari North Carolina State University, berhasil mengamati objek yang sama menggunakan Chandra X-Ray Oservatory. Dan yang mengejutkan, citra yang mereka ambil menunjukan kalau objek yang diamati itu 16% lebih besar dari citr yang diambil VLA tahun 1985.

Perbedaan yang sangat besar. Ini menunjukan kalau puing ledakan tersebut mengembang dengan sangat cepat. Dan itu menunjukan kalau objek ini jauh lebih muda dari yang diperkirakan sebelumnya. Pengukuran pengembangan tersebut dilakukan dengan membandingkan citra radio dengan citra x-ray. Nah untuk membuat perbandingan secara langsung, para ilmuwan ini kemudian melakukan pengamatan juga dengan VLA dan hasilnya sisa supernova itu memang benar-benar mengembang dengan sangat cepat.

Penemuan ini tentu saja menjadi sumber informasi baru dalam hal ledakan bintang. Ini seperti mempelajari kehidupan manusia saat bayi dan dewasa dimana ada kehilangan masa remaja yang tak terdeteksi. Nah sekarang kesenjangan itu akan bisa terisi. Penemuan G1.9+0.3 memang memberi kejutan besar. Kecepatan runtuhan ledakannya dalam mengembang dan energi yang sangat ekstrim dari partikel-partikelnya belum pernah terjadi sebelumnya.

7. Studi Para Ahli
Para ilmuwan menggunakan laboratorium Chandra X-ray NASA untuk mempelajari supernova di lima galaksi elips terdekat dan wilayah tengan galaksi Andromeda, sebuah galaksi spiral yang paling dekat dengan galaksi Bima Sakti.

Marat Gilfanov dari Institut Astrofisika Max Planck di Jerman mengatakan, “Suatu hal yang memalukan tidak mengetahui bagaimana mereka bekerja. Saat ini kami mulai mengerti bagaimana cahaya menyebabkan ledakan tersebut.”

Studi yang dipublikasikan dalam jurnal Nature itu memberikan saran bahwa supernova tipe 1a yang paling bersinar adalah hasil gabungan antara dua bintang putih kerdil, yakni nama yang diberikan kepada bintang tua yang akan hancur atau mati.

Bintang tersebut menjadi tidak stabil ketika mereka mencapai batas ambang beban berat yang menyebabkan ledakan bintang.

Sebelumnya diperkirakan bahwa supernova tipe 1a juga disebabkan oleh pertambahan ketika gravitasi sebuah bitang yang membentuk materi yang menjadi tidak stabil.

Meskipun demikian Akos Bogdan dari Institut Max Planck mengatakan, “Jika supernova disebabkan oleh pertambahan bintang maka galaksi akan kira-kira 50 kali lebih terang daripada sinar x dari hasil observasi sebenarnya.”

Masih belum jelas apakah penggabung juga menjadi sebab utama supernova di galaksi spiral.

Pasangan bintang kerdil ekstrim sulit untuk ditemukan. Sekalinya bintang kerdil putih spiralnya berada dalam jarak ketika akan bergabung, hanya butuh 10 detik untuk meledak.

Supernova seringkali digunakan oleh astronom sebagai penanda kosmik dalam jarak mil untuk mengukur penambahan luas alam semesta.

Read More

Black Hole (Lubang Hitam)

1. Pengenalan

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.

2. Pengertian Lubang Hitam

Lubang hitam adalah "sesuatu" yang berbentuk seperti sebuah lubang raksasa di alam semesta, ia memiliki diameter raksasa dan terdapat banyak benda-benda angkasa yang tertarik di sekelilingnya. Lubang hitam sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar. Gaya gravitasi yang sangat besar ini mencegah apa pun lolos darinya kecuali melalui perilaku terowongan kuantum. Medan gravitasi begitu kuat sehingga 8kecepatan lepas di dekatnya mendekati kecepatan cahaya. Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektromagnetik yang dapat lolos dari gravitasinya, bahkan cahaya hanya dapat masuk tetapi tidak dapat keluar atau melewatinya, dari sini diperoleh kata "hitam". 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. Secara teoritis, lubang hitam dapat memliki ukuran apa pun, dari mikroskopik sampai ke ukuran alam raya yang dapat diamati.

Karena lubang hitam memiliki gaya gravitasi yang sangat kuat sehingga dapat menarik benda apapun mendekat, lubang hitam mendapatkan sebutan yang mengerikan seperti "kuburan luar angkasa." Banyak benda-benda angkasa seperti asteroids tertarik mendekati lubang hitam akibat grvitasi yang sangat kuat. Setelah itu, bahan ini menumpuk dalam waktu yang lama dan menjadi seperti kuburan luar angkasa di sekitar lubang hitam.

3. Landasan Teori Lubang Hitam

Teori adanya lubang hitam pertama kali diajukan pada abad ke-18 oleh John Michell and Pierre-Simon Laplace, selanjutnya dikembangkan oleh astronom Jerman bernama Karl Schwarzschild, pada tahun 1916, dengan berdasar pada teori relativitas umum dari Albert Einstein, dan semakin dipopulerkan oleh Stephen William Hawking.

Penyelesaian Karl Schwarzschild 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.

Pada saat ini banyak astronom yang percaya bahwa hampir semua galaksi dialam semesta ini mengelilingi lubang hitam pada pusat galaksi.

John Archibald Wheeler pada tahun 1967 yang memberikan nama "Lubang Hitam" sehingga menjadi populer di dunia bahkan juga menjadi topik favorit para penulis fiksi ilmiah. Istilah yang pertama kali diberikan oleh John Archibald Wheeler pada 1969 sebagai ganti nama yang terlalu panjang, yaitu completely gravitational collapsed stars.

Kita tidak dapat melihat lubang hitam akan tetapi kita bisa mendeteksi materi yang tertarik / tersedot ke arahnya. Dengan cara inilah, para astronom mempelajari dan mengidentifikasikan banyak lubang hitam di angkasa lewat observasi yang sangat hati-hati sehingga diperkirakan di angkasa dihiasi oleh jutaan lubang hitam.

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. Ilustrasi yang umum digunakan untuk mensimulasikan kelengkungan ruang di sekitar benda bermassa dalam relativitas umum adalah dengan menggunakan lembaran karet sangat elastis untuk mendeskripsikan ruang 3 dimensi ke dalam ruang 2 dimensi.

Bila kita mencoba menggelindingkan sebuah bola pingpong di atas hamparan lembaran karet tersebut, bola akan bergerak lurus dengan hanya memberi sedikit tekanan pada lembaran karet. Sebaliknya, bila kita letakkan bola biliar yang massanya lebih besar (masif) dibandingkan bola pingpong, akan kita dapati lembaran karet melengkung dengan cekungan di pusat yang ditempati oleh bola biliar tersebut. Semakin masif bola yang kita gunakan, akan semakin besar tekanan yang diberikan dan semakin dalam pula cekungan pusat yang dihasilkan pada lembaran karet.

Sudah menjadi pengetahuan publik bila gerak Bumi dan planet-planet lain dalam tata surya mengorbit Matahari sebagai buah kerja dari gaya gravitasi, sebagaimana yang telah dibuktikan oleh Isaac Newton pada tahun 1687 dalam Principia Mathematica-nya. Melalui persamaan matematika yang menjelaskan hubungan antara kelengkungan ruang dan distribusi massa di dalamnya, Einstein ingin memberikan gambaran tentang gravitasi yang berbeda dengan pendahulunya tersebut. Bila sekarang kita menggulirkan bola yang lebih ringan di sekitar bola yang masif pada lembaran karet di atas, kita menjumpai bahwa bola yang ringan tidak lagi mengikuti lintasan lurus sebagaimana yang seharusnya, melainkan mengikuti kelengkungan ruang yang terbentuk di sekitar bola yang lebih masif. Cekungan yang dibentuk telah berhasil “menangkap” benda bergerak lainnya sehingga mengorbit benda pusat yang lebih masif tersebut. Inilah deskripsi yang sama sekali baru tentang penjelasan gerak mengorbitnya planet-planet di sekitar Matahari a la relativitas umum. Dalam kasus lain bila benda bergerak menuju ke pusat cekungan, benda tersebut tentu akan tertarik ke arah benda pusat. Ini juga memberi penjelasan tentang fenomena jatuhnya meteoroid ke Matahari, Bumi, atau planet-planet lainnya.

Pada abad ke-20, muncul sebuah hipotesis tentang lubang hitam ini: "Sebuah lubang hitam kemungkinan besar membentuk sebuah terowongan yang dapat terhubung ke lubang hitam yang lain yang kemungkinan dapat berfungsi sebagai mesin waktu untuk bepergian ke lain waktu."

• Radius kritis

Melalui persamaan matematisnya yang berlaku untuk sembarang benda berbentuk bola sebagai solusi eksak atas persamaan medan Einstein, Schwarzschild menemukan bahwa terdapat suatu kondisi kritis yang hanya bergantung pada massa benda tersebut. Bila jari-jari benda tersebut (bintang misalnya) mencapai suatu harga tertentu, ternyata kelengkungan ruang-waktu menjadi sedemikian besarnya sehingga tak ada satupun yang dapat lepas dari permukaan benda tersebut, tak terkecuali cahaya yang memiliki kelajuan 300.000 kilometer per detik. Jari-jari kritis tersebut sekarang disebut Jari-jari Schwarzschild, sementara bintang masif yang mengalami keruntuhan gravitasi sempurna seperti itu, untuk pertama kalinya dikenal dengan istilah lubang hitam dalam pertemuan fisika ruang angkasa di New York pada tahun 1969.

Untuk menjadi lubang hitam, menurut persamaan Schwarzschild, Matahari kita yang berjari-jari sekira 700.000 kilometer harus dimampatkan hingga berjari-jari hanya 3 kilometer saja. Sayangnya, bagi banyak ilmuwan kala itu, hasil yang diperoleh Schwarzschild dipandang tidak lebih sebagai sebuah permainan matematis tanpa kehadiran makna fisis. Einstein termasuk yang beranggapan demikian. Akan terbukti belakangan, keadaan ekstrem yang ditunjukkan oleh persamaan Schwarzschild sekaligus model yang diajukan fisikawan Amerika Robert Oppenheimer beserta mahasiswanya, Hartland Snyder, pada 1939 yang berangkat dari perhitungan Schwarzschild berhasil ditunjukkan dalam sebuah simulasi komputer.

4. Terbentuknya Lubang Hitam

Lubang Hitam tercipta ketika suatu obyek tidak dapat bertahan dari kekuatan tekanan gaya gravitasinya sendiri. Banyak obyek (termasuk matahari dan bumi) tidak akan pernah menjadi lubang hitam. Tekanan gravitasi pada matahari dan bumi tidak mencukupi untuk melampaui kekuatan atom dan nuklir dalam dirinya yang sifatnya melawan tekanan gravitasi. Tetapi sebaliknya untuk obyek yang bermassa sangat besar, tekanan gravitasi-lah yang menang.

Namun sebuah lubang hitam yang terbentuk oleh satu atau lebih benda-benda yang menjadi sangat padat, karena itu kepadatan inilah, gravitasi akan menjadi sangat besar dan "mengambil alih" massa benda itu sendiri. kemudian, proses ini membentuk sebuah lubang hitam baru yang akan menarik apapun yang berada di dekatnya.

Waktu yang diperlukan kumpulan materi antarbintang (sebagian besar hidrogen) hingga menjadi “bintang baru” yang disebut sebagai bintang deret utama (main sequence star), bergantung pada massa cikal bakal bintang tersebut. Makin besar massanya, makin singkat pula waktu yang diperlukan untuk menjadi bintang deret utama. Energi yang dimiliki “calon” bintang ini semata-mata berasal dari pengerutan gravitasi. Karena pengerutan gravitasi inilah temperatur di pusat bakal bintang menjadi meninggi.

Dari mana bintang-bintang mendapatkan energi untuk menghasilkan kalor dan radiasi, pertama kali dipaparkan oleh astronom Inggris Sir Arthur Stanley Eddington. Sir Eddington juga yang pernah memimpin ekspedisi gerhana Matahari total ke Pulau Principe di lepas pantai Afrika pada 29 Mei 1919 untuk membuktikan ramalan teori relativitas umum tentang pembelokan cahaya bintang di dekat Matahari. Meskipun demikian, fisikawan nuklir Hans Bethe-lah yang pada tahun 1938 berhasil menjelaskan bahwa reaksi fusi nuklir (penggabungan inti-inti atom) di pusat bintang dapat menghasilkan energi yang besar. Pada temperatur puluhan juta Kelvin, inti-inti hidrogen (materi pembentuk bintang) mulai bereaksi membentuk inti helium. Energi yang dibangkitkan oleh reaksi nuklir ini membuat tekanan radiasi di dalam bintang dapat menahan pengerutan yang terjadi. Bintang pun kemudian berada dalam kesetimbangan hidrostatik dan akan bersinar terang dalam waktu jutaan bahkan milyaran tahun ke depan bergantung pada massa awal yang dimilikinya.

Semakin besar massa awal bintang, semakin cepat laju pembangkitan energinya sehingga semakin singkat pula waktu yang diperlukan untuk menghabiskan pasokan bahan bakar nuklirnya. Manakala bahan bakar tersebut habis, tidak akan ada lagi yang mengimbangi gravitasi, sehingga bintang pun mengalami keruntuhan kembali.

Untuk bintang-bintang dengan massa awal yang lebih besar, setelah bintang melontarkan bagian terluarnya akan tersisa bagian inti yang mampat. Jika massa inti yang tersisa tersebut lebih besar daripada 1,4 kali massa Matahari (massa Matahari: 2×10 pangkat 30 kilogram), gravitasi akan mampu mengatasi tekanan elektron dan lebih lanjut memampatkan bintang hingga memaksa elektron bergabung dengan inti atom (proton) membentuk netron. Bila massa yang dihasilkan ini kurang dari 3 kali massa Matahari, tekanan netron akan menghentikan pengerutan untuk menghasilkan bintang netron yang stabil dengan jari-jari hanya belasan kilometer saja. Sebaliknya, bila massa yang dihasilkan pasca ledakan bintang lebih dari 3 kali massa Matahari, tidak ada yang bisa menahan pengerutan gravitasi.

Bintang-bintang seukuran massa Matahari kita, paling jauh akan menjadi bintang katai putih (white dwarf) dengan jari-jari lebih kecil daripada semula, namun dengan kerapatan mencapai 100 hingga 1000 kilogram tiap centimeter kubiknya’ Tekanan elektron terdegenerasi akan menahan keruntuhan lebih lanjut sehingga bintang kembali setimbang. Karena tidak ada lagi sumber energi di pusat bintang, bintang katai putih selanjutnya akan mendingin menjadi bintang katai gelap (black dwarf). Bintang akan mengalami keruntuhan gravitasi sempurna membentuk objek yang kita kenal sebagai lubang hitam. Bila bintang katai putih dapat dideteksi secara fotografik dan bintang netron dengan teleskop radio, lubang hitam tidak akan pernah dapat kita lihat secara langsung.

5. Pertumbuhan Lubang Hitam

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.

6. Perhitungan Lubang Hitam

Objek paling ekstrim yang pernah dipelajari manusia adalah lubang hitam. Bermula dari kertas solusi persamaan medan gravitasi Einstein untuk massa yang mengalami keruntuhan. Solusi matematis ini disebut sebagai lubang hitam karena pada jarak tertentu yang sangat dekat sekali tidak ada partikel atau cahaya yang mampu lolos dari tarikan gravitasinya.

Untuk menjadi lubang hitam, semua benda bermassa, M, harus dimampatkan lebih kecil dari ukuran jari-jari Schwarzchild, . Manusia bermassa 70 kg harus dimampatkan dalam ruang berradius (pekerjaan ini sangat sulit). Namun untuk kasus bintang semuanya menjadi mudah. Bintang (dalam hal ini pusat bintang) yang memiliki massa > jika mengalami keruntuhan gravitasi akan berubah menjadi lubang hitam.

Masyarakat seringkali menganggap lubang hitam layaknya mesin penyedot debu yang akan menghisap semua benda di alam semesta. Kenyataannya, lubang hitam tidak berlaku seperti demikian. Hanya benda yang melintas sangat dekat dengan horizon peristiwa yang akan ditarik oleh lubang hitam dan tidak akan pernah muncul lagi selama-lamanya.

Terdapat tiga jenis lubang hitam yaitu lubang hitam semassa bintang, lubang hitam supermasif, dan lubang hitam kuantum. Jenis lubang hitam ini bergantung pada massanya.

Lubang hitam semassa bintang atau biasa disebut lubang hitam berasal dari keruntuhan bintang pada akhir kehidupannya. Keruntuhan ini disertai dengan peristiwa supernova. Setiap hari setidaknya terjadi 2 supernova di alam semesta atau dalam arti lain setiap hari setidaknya terbentuk 2 lubang hitam. Lubang hitam tipe ini memiliki massa 3 – 150 .

Di pusat galaksi Bima Sakti telah ditemukan sebuah lubang hitam supermasif. Lubang hitam supermasif menarik bintang-bintang di sekitar pusat Bima Sakti dan membuatnya bergerak dengan kecepatan tinggi. Lubang hitam supermasif merupakan pemain penting dalam evolusi galaksi. Dipercayai setiap galaksi memiliki lubang hitam supermasif namun belum ada penjelasan yang memuaskan tentang asal-usul lubang hitam supermasif di pusat galaksi.

Kita mengetahui bahwa pengembangan alam semesta membuat kerapatan materi menurun. Artinya dahulu, alam semesta ketika masih dini memiliki kerapatan yang sangat tinggi. Pada beberapa mikrodetik pertama pembentukan alam semesta kerapatan yang sangat tinggi membuat kekuatan gravitasi sangat tinggi sehingga fluktuasi kuantum mampu mengganggu ruang-waktu menciptakan lubang hitam berukuran meter dengan massa . Lubang hitam mini ini merupakan lubang hitam paling kecil yang bisa dihasilkan oleh gravitasi. Lubang hitam mini juga bisa dihasilkan oleh sinar kosmik saat memasuki atmosfer Bumi atau oleh akselerator partikel. Karena massanya yang sangat kecil, lubang hitam mini akan menguap seketika setelah terbentuk ( detik) sehingga tidak akan mungkin menelan Bumi atau Matahari.

7. Ledakan Lubang Hitam

Bulan Januari 2001, fisikawan yang terkenal dari Universitas St. Andrew yakni Nel Ryan Harther mengumumkan bahwa ia dan peneliti Inggris lainnya akan menciptakan sebuah lubang hitam di ruang laboratorium, ketika itu tidak ada yang merasa terkejut terhadap hal demikian. Namun, beberapa hari yang lalu sebuah harian di Rusia mengumumkan ramalan ilmuwannya bahwa lubang hitam tidak saja dapat dibuat dalam ruang laboratorium, bahkan 50 tahun kemudian, ledakan lubang hitam yang mempunyai energi mahadahsyat akan membuat bom atom yang mengerikan manusia sekarang juga terbukti lebih buruk, menjadi pediatri yang tidak patut dipersoalkan.

Pertimbangan manusia menciptakan lubang hitam sebenarnya paling awal abad ke-20 tahun 80-an dikemukakan oleh Profesor William Anroe dari Universitas British, Columbia, ia berpendapat, bahwa manifestasi gelombang suara dalam zat cair dengan manifestasi cahaya dalam lubang hitam sangat mirip, jika membuat kecepatan cairan melampaui kecepatan bunyi, maka pada kenyataannya telah membentuk sebuah gejala lubang hitam buatan dalam cairan tersebut. Sekalipun demikian, Dr. Ryan Harther berencana bahwa lubang hitam buatan yang tercipta oleh karena kekurangan gravitasi yang cukup, selain cahaya, mereka tidak dapat menelan semua benda yang ada di sekeliling seperti lubang hitam yang sebenarnya.

Sebaliknya, ilmuwan Rusia Alexander Delofmankov malah berpendapat, bahwa lubang hitam alam semesta sesungguhnya yang dapat menelan segala benda juga dapat secara keseluruhan "menciptakannya" melalui ruang laboratorium: Sebuah lubang hitam yang berukuran inti atom, energinya akan melampaui sebuah pabrik nuklir. Jika manusia, pada suatu hari nanti benar-benar menciptakan bom lubang hitam, maka energi yang ditimbulkan sebuah bom lubang hitam setelah meledak, akan setara dengan ledakan bom atom yang tak terhingga kelipatannya secara bersamaan, paling tidak ia dapat mengakibatkan kematian 1 miliar jiwa.

Bagi mayoritas orang, lubang hitam yang menakutkan adalah hal yang sangat jauh di alam semesta, masih sangat jauh meninggalkan kita. Namun, Delofmankov berpendapat, sebenarnya kerabat kecil lubang hitam alam semesta --lubang hitam mini ada di mana-mana di atas bumi, bahkan mendatangkan sejumlah besar masalah dan bencana pada manusia. Beberapa ilmuwan Rusia menganggap, bahwa beberapa fenomena misterius di atas bumi berhubungan dengan lubang hitam mini, seperti misalnya letusan gunung berapi, energi dan panas gunung berapi selalu merapat di tempat tertentu di atas bumi, lagi pula tak kunjung habis. Beberapa ilmuwan bahkan curiga, bahwasannya adalah energi mataharilah yang telah menyampaikannya ke tempat yang dalam di bumi melalui lubang hitam. Sebelum ini, beberapa fisikawan mengenali bahwa di atas matahari tidak hanya terdapat energi nuklir, bahkan ada lubang hitam mini, lagi pula setiap bagian dalam planet mungkin terdapat lubang hitam mini.

8. Penampakan Lubang Hitam

Lubang hitam dari galaksi bernama NGC-1097 itu difoto menggunakan Spitzer Space Telescope di California.

Lubang hitam merupakan wilayah di ruang angkasa di mana gaya tarik gravitasi sangat kuat menarik apapun. Planet yang ada di sekitarnya juga tidak akan selamat jika berada di dekat lubang itu.

Pemotretan yang dilakukan NASA menunjukkan galaksi itu berbentuk spiral seperti galaksi kita Milky Way. Namun NASA menyatakan lubang hitam di galaksi bumi berada berbeda dengan NGC-1097 yang hanya terdiri dari jutaan matahari.

"Beberapa teori menyebut lubang hitam bisa melemah dan akhirnya masuk ke fase tidur seperti lubang hitam di galaksi kita," kata George Helou, deputy director Spitzer Science Center NASA di California Institute of Technology.

Foto itu menunjukkan cincin di sekitar lubang hitam yang terdapat bintang baru lahir. “Cincin itu obyek menawan untuk dipelajari karena membentuk bintang dalam tingkatan tinggi,” katanya.

Read More