[BUKU BAHASA INDONESIA] A BRIEF HISTORY OF TIME - STEPHEN HAWKING

Bagaimana kita dapat berharap mendeteksi lubang hitam, padahal menurut definisinya ia tidak memancarkan cahaya? Hal itu mungkin tampak seperti mencari kucing hitam di ruang bawah tanah yang gelap. Untungnya, ada caranya. Sebagaimana ditunjukkan oleh John Michell dalam makalah perintisnya tahun 1783, sebuah lubang hitam tetap memberikan gaya gravitasi pada objek-objek di sekitarnya. Para astronom telah mengamati banyak sistem di mana dua bintang saling mengorbit karena saling tarik-menarik oleh gravitasi. Mereka juga mengamati sistem di mana hanya satu bintang yang terlihat mengorbit suatu pendamping tak terlihat. Tentu saja, kita tidak dapat langsung menyimpulkan bahwa pendamping itu adalah lubang hitam; mungkin saja ia hanyalah bintang yang terlalu redup untuk terlihat. Namun beberapa sistem ini, seperti yang disebut Cygnus X-1, juga merupakan sumber kuat sinar-X.

Penjelasan terbaik untuk fenomena ini adalah bahwa materi telah terhembus dari permukaan bintang yang tampak. Ketika materi itu jatuh menuju pendamping yang tak terlihat, ia mengembangkan gerakan spiral (mirip seperti air yang mengalir keluar dari bak mandi), dan menjadi sangat panas, memancarkan sinar-X (Gambar 6:3).

Agar mekanisme ini dapat bekerja, objek yang tak terlihat itu harus sangat kecil, seperti katai putih, bintang neutron, atau lubang hitam. Dari orbit bintang yang tampak yang teramati, seseorang dapat menentukan massa terendah yang mungkin dari objek yang tak terlihat itu. Dalam kasus Cygnus X-1, massa ini sekitar enam kali massa Matahari, yang menurut hasil Subrahmanyan Chandrasekhar terlalu besar untuk objek tak terlihat tersebut menjadi katai putih. Massa itu juga terlalu besar untuk menjadi bintang neutron. Oleh karena itu, tampaknya objek tersebut haruslah sebuah lubang hitam.

Ada model lain untuk menjelaskan Cygnus X-1 yang tidak melibatkan lubang hitam, tetapi semuanya cukup dibuat-buat. Lubang hitam tampaknya merupakan satu-satunya penjelasan yang benar-benar alami atas pengamatan tersebut. Meskipun demikian, saya pernah bertaruh dengan Kip Thorne dari California Institute of Technology bahwa sebenarnya Cygnus X-1 tidak mengandung lubang hitam! Ini merupakan semacam polis asuransi bagi saya. Saya telah melakukan banyak pekerjaan mengenai lubang hitam, dan semuanya akan sia-sia jika ternyata lubang hitam tidak ada. Namun dalam hal itu, saya akan terhibur dengan memenangkan taruhan saya, yang akan memberi saya langganan majalah Private Eye selama empat tahun. Faktanya, meskipun situasi dengan Cygnus X-1 tidak banyak berubah sejak kami membuat taruhan itu pada tahun 1975, kini terdapat begitu banyak bukti pengamatan lain yang mendukung keberadaan lubang hitam sehingga saya mengakui kekalahan. Saya membayar hukuman yang ditentukan, yaitu langganan satu tahun majalah Penthouse, yang menimbulkan kemarahan istri Kip yang berpandangan bebas.

Kini kita juga memiliki bukti untuk beberapa lubang hitam lain dalam sistem seperti Cygnus X-1 di galaksi kita dan di dua galaksi tetangga yang disebut Awan Magellan. Namun jumlah lubang hitam hampir pasti jauh lebih besar; dalam sejarah panjang alam semesta, banyak bintang pasti telah membakar seluruh bahan bakar nuklirnya dan harus runtuh. Jumlah lubang hitam mungkin bahkan lebih besar daripada jumlah bintang yang terlihat, yang mencapai sekitar seratus ribu juta hanya di galaksi kita saja. Tarikan gravitasi tambahan dari sejumlah besar lubang hitam tersebut dapat menjelaskan mengapa galaksi kita berputar pada laju seperti yang teramati: massa bintang-bintang yang tampak tidak cukup untuk menjelaskannya.

Kita juga memiliki beberapa bukti bahwa terdapat lubang hitam yang jauh lebih besar, dengan massa sekitar seratus ribu kali massa Matahari, di pusat galaksi kita. Bintang-bintang di galaksi yang datang terlalu dekat dengan lubang hitam ini akan tercabik oleh perbedaan gaya gravitasi pada sisi dekat dan sisi jauhnya. Sisa-sisanya serta gas yang terlempar dari bintang-bintang lain akan jatuh menuju lubang hitam tersebut. Seperti dalam kasus Cygnus X-1, gas itu akan berputar ke dalam dan memanas, meskipun tidak sebesar dalam kasus tersebut. Gas itu tidak akan menjadi cukup panas untuk memancarkan sinar-X, tetapi dapat menjelaskan sumber gelombang radio dan sinar inframerah yang sangat kompak yang teramati di pusat galaksi.

Diperkirakan bahwa lubang hitam serupa namun bahkan lebih besar, dengan massa sekitar seratus juta kali massa Matahari, terdapat di pusat quasar. Sebagai contoh, pengamatan dengan teleskop Hubble Space Telescope terhadap galaksi yang dikenal sebagai Messier 87 mengungkapkan bahwa galaksi itu mengandung sebuah piringan gas berdiameter 130 tahun cahaya yang berputar mengelilingi objek pusat bermassa dua ribu juta kali massa Matahari. Ini hanya dapat berupa sebuah lubang hitam. Materi yang jatuh ke dalam lubang hitam supermasif semacam itu akan menyediakan satu-satunya sumber daya yang cukup besar untuk menjelaskan jumlah energi luar biasa yang dipancarkan objek-objek tersebut. Ketika materi berputar memasuki lubang hitam, ia akan membuat lubang hitam berputar dalam arah yang sama, menyebabkan terbentuknya medan magnet yang menyerupai medan magnet bumi. Partikel-partikel berenergi sangat tinggi akan dihasilkan di dekat lubang hitam oleh materi yang jatuh tersebut. Medan magnetnya akan begitu kuat sehingga dapat memfokuskan partikel-partikel ini menjadi semburan yang terpancar keluar sepanjang sumbu rotasi lubang hitam, yaitu ke arah kutub utara dan selatannya. Semburan semacam itu memang teramati pada sejumlah galaksi dan quasar.

Kita juga dapat mempertimbangkan kemungkinan bahwa mungkin terdapat lubang hitam dengan massa jauh lebih kecil daripada Matahari. Lubang hitam semacam itu tidak dapat terbentuk melalui keruntuhan gravitasi, karena massanya berada di bawah batas massa Chandrasekhar: bintang dengan massa serendah itu dapat menopang dirinya melawan gaya gravitasi bahkan ketika telah menghabiskan bahan bakar nuklirnya. Lubang hitam bermassa rendah hanya dapat terbentuk jika materi dimampatkan hingga kerapatan luar biasa oleh tekanan eksternal yang sangat besar. Kondisi seperti itu dapat terjadi dalam bom hidrogen yang sangat besar: fisikawan John Archibald Wheeler pernah menghitung bahwa jika seluruh air berat di semua samudra dunia digunakan, seseorang dapat membangun bom hidrogen yang akan memampatkan materi di pusatnya sedemikian rupa sehingga sebuah lubang hitam tercipta. (Tentu saja, tidak akan ada seorang pun yang tersisa untuk mengamatinya!) Kemungkinan yang lebih praktis adalah bahwa lubang hitam bermassa rendah semacam itu mungkin telah terbentuk dalam suhu dan tekanan tinggi pada alam semesta yang sangat awal. Lubang hitam hanya akan terbentuk jika alam semesta awal tidak sepenuhnya halus dan seragam, karena hanya wilayah kecil yang lebih padat dari rata-rata yang dapat dimampatkan dengan cara ini untuk membentuk lubang hitam. Namun kita tahu bahwa pasti ada beberapa ketidakteraturan, karena jika tidak, materi di alam semesta hingga saat ini masih akan terdistribusi secara sempurna merata, bukannya menggumpal menjadi bintang dan galaksi.

Apakah ketidakteraturan yang diperlukan untuk menjelaskan bintang dan galaksi juga akan menghasilkan pembentukan sejumlah besar lubang hitam “primordial” jelas bergantung pada rincian kondisi di alam semesta awal. Jadi jika kita dapat menentukan berapa banyak lubang hitam primordial yang ada sekarang, kita akan mempelajari banyak hal tentang tahap-tahap paling awal alam semesta. Lubang hitam primordial dengan massa lebih dari seribu juta ton (massa sebuah gunung besar) hanya dapat dideteksi melalui pengaruh gravitasinya terhadap materi lain yang tampak atau terhadap pemuaian alam semesta. Namun, seperti yang akan kita pelajari dalam bab berikutnya, lubang hitam sebenarnya tidak sepenuhnya hitam: mereka berpijar seperti benda panas, dan semakin kecil ukurannya, semakin terang pijarnya. Maka, secara paradoks, lubang hitam yang lebih kecil justru mungkin lebih mudah dideteksi daripada yang besar.

Distributor pusat penjualan segala alat listrik tenaga surya. Toko online jual listrik tenaga matahari. Produsen Produk solar sel murah.www.tokosolarcell.net . daftar Paket harga penjualan listrik tenaga matahari