Black hole, atau lubang hitam, adalah sebuah fenomena alam di luar angkasa yang sangat aneh, begitu anehnya sampai-sampai para ilmuwan pada mulanya tidak percaya kalau black hole benar-benar ada.

Dari namanya, black hole dapat diartikan sebagai sebuah lubang di fabric space-time di luar angkasa, dan warnanya hitam. Black hole mempunyai sifat yang sangat aneh. Ia dapat menghisap semua benda yang berada di dekat pusatnya, semua benda, baik itu planet, gas, debu, komet, bintang, atau bahkan cahaya, tidak akan bisa lolos oleh gaya tarik gravitasi black hole yang begitu luar biasa. Setiap partikel dari benda yang ditarik oleh black hole, akan di twist, di putar macam spaghetti, sampai semuanya terurai. Oleh karena cahaya sendiri juga tidak bisa lolos dari monster ini, maka black hole tampak berwarna hitam oleh dunia luar.

Tapi kenapa bisa ada black hole di universe ini? Mengapa dia bisa menhisap benda dengan kuat? Bagaimana black hole terbentuk? Di artikel ini, aku akan mencoba menjelaskan sesederhana mungkin.

Untuk memahami black hole, kita mesti paham apa itu gravity (gravitasi). Dulu, Newton si jenius, mengamati apel yang jatuh ke bumi, lalu dia bilang kalau sebenarnya apel bukan jatuh ke bumi, tapi bumi dan apel saling tarik menarik, tapi karena massa bumi begitu besar dibandingkan dengan apel, maka apel terkesan ditarik oleh bumi. Lalu dia juga sadar, bahwa sebenarnya bulan dan bumi juga saling mengorbit karena gaya tarik itu, begitu juga matahari dan bumi, dan semua benda lain di jagat raya ini. Ia bahkan menghitung rumus gaya tarik antara 2 benda. Tapi dia sama bingungnya dengan semua orang, mengapa gravitasi bisa ada. Dari mana asalnya gaya tarik ini? Mengapa dua benda harus saling tarik menarik?





Perlu jenius lain untuk memecahkan teka-teki ini. Namanya tidak asing lagi. Albert Einstein, dia bilang kalau semua benda yang punya massa dapat membengkokkan permukaan ruang waktu di jagat raya, dan bahwa sebenarnya gaya gravitasi yang kita rasakan itu hanyalah efek dari kelengkungan itu. Untuk mengerti, coba bayangkan sebuah bola bowling yang berat di letakkan di atas permukaan sprei sebuah spring bed yang besar dan rata.


analogi bola bowling di permukaan rata


Anggap bola itu adalah matahari, dan spring bed itu adalah fabric ruang-waktu. Bola itu akan membuat permukaan spingbed menjadi lengkung. Lalu coba lemparkan sebuah bola golf (bumi) lurus ke depan. Lintasan bola golf yang seharusnya lurus akan menjadi lengkung, mengikuti kelengkungan yang disebabkan oleh bola bowling tadi (sehingga bumi memiliki orbit yang lengkung).

Semakin berat bola bowling itu, maka kelengkungan yang terjadi pada ruang-waktu di jagat raya semakin curam, sehingga akan tampak bahwa gaya gravitasi semakin kuat.

Apakah gaya gravitasi bisa dilawan? Tentu saja bisa. Di bumi, tampaknya mudah sekali melawan gravitasi. Contohnya, kita memungut koin dari lantai, dengan kekuatan otot kita, kita sudah melawan gravitasi dengan berhasil mengangkat koin itu.

Bila kita melempar sebuah batu ke langit, maka batu itu akan naik sampai mencapai ketinggian tertentu lalu gravitasi akan menang, dan batu itu akan jatuh lagi ke bumi. Jika kita melempar batu itu dengan kekuatan lebih (memberinya kecepatan awal yang lebih tinggi), maka batu itu akan naik lebih tinggi sebelum jatuh kembali ke bumi. Nah, bagaimana kalau kita melempar batu itu dengan kecepatan super tinggi, misalnya lebih dari 11km/sekon (dalam 1 detik, batu bisa menempuh jarah 11 km), maka batu itu akan naik terus keatas dan “menang” melawan gaya gravitasi bumi. Ia akan terus naik keluar dari bumi dan terus mengapung di luar angkasa!

Kecepatan minimum untuk mengalahkan gravitasi disebut “escape velocity”. Escape velocity bumi kira-kira 11 km/sekon. Artinya, roket atau pesawat ulang alik mesti dipercepat sampai lebih cepat dari escape velocity agar bisa lolos ke luar angkasa, karena kalau tidak, ia akan jatuh ke bumi lagi.

Semakin besar massa sebuah benda, semakin besar juga escape velocitynya.

Dulu ada ilmuwan bernama John Michell yang berpikir, apa yang terjadi jika ada sebuah benda yang massanya begitu tinggi, sehingga escape velocitynya melebihi atau sama dengan kecepatan cahaya (kecepatan paling tinggi di jagat raya, kecepatan yang menurut Einstein sendiri tidak bisa dipecahkan lagi... yaitu 300.000 km/sekon)? Bagaimana bila benda sebesar itu eksis? Apa yang akan terjadi? Maka pastinya benda itu akan gelap dan hitam, karena semua benda akan tertarik ke dalam dan tidak bisa keluar lagi, bahkan cahaya. Jadi benda itu akan kasat mata bagi kita. Benda sebesar dan seaneh ini tentunya tidak mungkin ada di universe ini.

Lalu seorang ilmuwan jerman yang bernama Karl Schwarzschild menunjukkan bahkan disetiap bintang atau planet di luar angkasa, ada sebuah lingkaran maya yang memiliki sifat yang aneh. Jika ada seseorang yang masuk ke dalam lingkaran itu, ia tidak akan bisa keluar lagi. It’s a point of no return. Setiap bintang punya lingkaran misterius ini di dalam bintang itu. Contohnya di bintang kita, matahari, Schwarzschild menghitung bahwa jari-jari lingkaran misteriusnya adalah sekitar 3 kilometer. Ini artinya, jika kita mampu memadatkan atau mengkompress matahari kita menjadi sebuah bola bintang kecil dengan jari-jari kurang dari 3 kilometer, maka matahari kita bisa menjadi black hole, menghisap semua benda yang berada di dekatnya. Bahkan, secara teori, Schwarzschild bilang semua benda bisa dijadikan black hole kalau dikompress sampai lebih kecil dari jari-jari lingkaran misteriusmu. Artinya, kalau tubuhmu bisa di tekan sampai seukuran atomic partikel tanpa kehilangan massamu, kamu juga bisa menjadi black hole! Selanjutnya lingkaran misterius ini dikenal dengan istilah Event Horizon, dan jari-jarinya dikenal dengan nama Schwarzschild’s radius. Menurut astrophysicist Arthur Eddington, alam tidak akan memperbolehkan hal seperti ini untuk eksis.


contoh kelengkungan ruang waktu akibat benda bermassa tinggi



Semua orang dikejutkan, ketika seseorang bernama J. Robert Oppenheimer mengatakan kalau black hole bisa terbentuk secara alami di luar angkasa bila sebuah bintang raksasa sudah sampai hayat hidupnya (sudah menghabiskan bahan bakar intinya, runtuh kedalam (implode) oleh gravitasi). Ia akan membentuk sebuah point-like particle, artinya gravitasi akan mengkompress bintang raksasa itu sampai ukurannya begitu kecil, lebih kecil dari event horizonnya. Masih ingat contoh bola bowling di spring bed tadi? Bayangkan jika kita bisa memperkecil ukuran bola bowling menjadi sebuah bola sangat kecil, misalnya jari-jarinya 0.00000000000...01 cm, tapi massa bola yang super kecil ini tetap sama dengan massa bowling yang besar. Apa yang akan terjadi dengan permukaan springbed? Permukaan spring bed itu akan tertarik dan dibengkokkan sampai begitu curamnya, sehingga timbul sesuatu seperti lubang yang sangat dalam.. sesuatu seperti jurang, yang bila ada sesuatu benda yang berada di dekat permukaan itu akan jatuh kedalamnya tanpa bisa naik lagi (untuk naik keatas, benda itu harus punya kecepatan lebih besar dari kecepatan cahaya, dan itu tidak mungkin).

Terjadilah black hole.


Bersambung ke Part two