Lubang hitam adalah wilayah ruang angkasa di mana gravitasi sangat kuat sehingga tidak ada yang bisa lolos, bahkan cahaya, setelah melintasi cakrawala peristiwa. Astronom tidak bisa melihat lubang hitam secara langsung, jadi mereka menyimpulkan kehadiran mereka dari efek pada materi terdekat, cahaya, dan ruang-waktu — melalui piringan akresi, bintang yang mengorbit, dan gelombang yang disebut gelombang gravitasi. Dua pengamatan bersejarah, deteksi gelombang gravitasi LIGO tahun 2015 dan citra M87 Event Horizon Telescope tahun 2019, mengubah konsep ini dari teori menjadi bukti langsung.
Versi ini adalah terjemahan mesin dari naskah asli (English). Baca naskah asli
Lubang hitam terbentuk dengan lebih dari satu cara, dan astronom mengurutkan mereka ke dalam kelas ukuran berdasarkan massa daripada asal-usul tunggal.
Bagaimana lubang hitam terbentuk
Rute yang paling dipahami dengan baik adalah kematian bintang. Menurut proyek Imagine the Universe milik NASA, lubang hitam bermassa bintang terbentuk ketika bintang masif kehabisan bahan bakar nuklir dan intinya runtuh di bawah gravitasinya sendiri, proses yang dapat disertai oleh ledakan supernova. NASA menyatakan bahwa lubang hitam bermassa bintang ini biasanya memiliki massa sekitar 5 hingga 20 kali lebih besar dari Matahari dan tersebar di seluruh galaksi di mana pun bintang-bintang masif telah hidup dan mati.
Di ujung skala yang lain terdapat lubang hitam supermasif, ditemukan di pusat hampir setiap galaksi besar, dengan massa berkisar dari jutaan hingga miliaran kali massa Matahari, menurut NASA. Bagaimana raksasa-raksasa ini terbentuk dan berkembang dijelaskan oleh NASA sebagai area penelitian yang aktif, meskipun pengamatan menunjukkan korelasi antara ukuran lubang hitam pusat galaksi dan ukuran galaksi itu sendiri.
NASA juga menggambarkan kelas menengah yang diusulkan, dengan massa di antara kisaran bintang dan supermasif. Agensi mencatat bahwa astronom baru-baru ini mulai menemukan bukti yang mungkin untuk lubang hitam bermassa menengah, setelah banyak objek kandidat sebelumnya dijelaskan oleh proses fisik lainnya.
Bagaimana astronom mendeteksi sesuatu yang tidak memancarkan cahaya
Lubang hitam itu sendiri tidak bisa dilihat karena tidak memancarkan cahaya. Halaman Imagine the Universe NASA menjelaskan bahwa astronom malah mengandalkan deteksi tidak langsung: mereka mencari perilaku pada objek terdekat yang hanya dapat dijelaskan oleh kehadiran massa yang sangat besar, padat, dan tidak terlihat. Itu termasuk materi yang ditarik masuk dan dipanaskan menjadi piringan akresi yang bersinar, atau bintang-bintang yang terlihat mengorbit titik di mana tidak ada bintang yang terlihat.
Salah satu cara untuk menampilkan bukti tidak langsung tersebut adalah interferometri radio. Event Horizon Telescope (EHT) menghubungkan observatorium radio di seluruh planet menggunakan teknik yang disebut interferometri garis dasar sangat panjang (VLBI), yang, seperti dijelaskan oleh situs penjangkauan fisika Einstein-Online, menggabungkan pengamatan simultan dari beberapa teleskop menjadi data yang setara dengan satu teleskop seukuran Bumi. Lubang hitam tidak muncul secara langsung; apa yang direkam EHT adalah emisi radio dari gas panas yang berputar dalam piringan akresi, dengan wilayah pusat yang gelap — 'bayangan' lubang hitam — dibuat di mana cahaya membengkok di sekitar objek di bawah gravitasi ekstrem.
Gambar pertama: M87
Pada 10 April 2019, kolaborasi EHT merilis citra pertama yang dibangun dengan cara ini, menunjukkan lubang hitam supermasif di pusat galaksi M87, yang terletak sekitar 55 juta tahun cahaya dari Bumi, menurut MIT News, yang melaporkan rilis ini. MIT News melaporkan massa objek sebesar kira-kira 6,5 miliar kali massa Matahari, dengan cakrawala peristiwa yang dipetakan sedikit di bawah 40 miliar kilometer di seluruh. Kampanye observasi menggabungkan delapan observatorium radio berbasis darat dan melibatkan lebih dari 200 peneliti di seluruh dunia.
Mendengarkan lubang hitam: gelombang gravitasi
Metode deteksi terpisah tidak menggunakan cahaya sama sekali. Pada 14 September 2015, pukul 5:51 a.m. EDT, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) membuat deteksi langsung pertama gelombang gravitasi — riak dalam ruang-waktu yang diprediksi oleh relativitas umum Einstein — menurut MIT News. Sinyal berasal dari dua lubang hitam, masing-masing sekitar 30 kali massa Matahari, bergabung kira-kira 1,3 miliar tahun cahaya. Tabrakan mengubah energi setara dengan sekitar tiga massa matahari menjadi gelombang gravitasi, menurut laporan MIT, memancarkan lebih banyak daya daripada semua cahaya di alam semesta yang terlihat. Detektor laser kembar 4-kilometer LIGO di Louisiana dan Washington State mengukur perubahan panjang lengan lebih kecil dari sepersepuluh ribu diameter proton untuk mendaftarkan sinyal.
LIGO kemudian bergabung dengan detektor Virgo di Italia dan KAGRA di Jepang untuk membentuk Kolaborasi LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), yang menurut laporan Caltech telah merekam sekitar 300 penggabungan lubang hitam sejak 2015, termasuk lebih dari 200 hanya selama run pengamatan keempatnya. Pada November 2023, kolaborasi mengamati penggabungan lubang hitam paling masif yang pernah dicatat oleh gelombang gravitasi, sebuah peristiwa yang ditunjuk GW231123, melibatkan objek sekitar 100 dan 140 massa matahari yang bergabung menjadi lubang hitam sekitar 225 massa matahari, dilaporkan Caltech.
Fakta-fakta kunci sekilas
Kelas lubang hitam dan cara mereka dideteksi
Kelas / Peristiwa
Massa (massa matahari)
Metode deteksi
Lubang hitam bermassa bintang
~5–20
Tidak langsung: efek pada materi/bintang yang mengorbit (NASA)
Bermassa menengah (diusulkan)
Tidak didefinisikan secara tepat oleh NASA; beberapa kandidat terkonfirmasi
Tidak langsung, kandidat terkonfirmasi terbatas (NASA)
Lubang hitam supermasif
Jutaan hingga miliaran
Tidak langsung; hanya untuk M87* dan Sagittarius A* yang digambarkan secara langsung (NASA/EHT)
M87* (pertama kali digambarkan, 2019)
~6,5 miliar
Pencitraan VLBI radio, Event Horizon Telescope
Penggabungan GW150914 (2015)
~30 + ~30 → lubang hitam akhir
Interferometri gelombang gravitasi, LIGO
Penggabungan GW231123 (2023)
~100 + ~140 → ~225 akhir
Interferometri gelombang gravitasi, LIGO-Virgo-KAGRA
Lubang hitam sebesar ini dilarang melalui model evolusi bintang standar.
— Mark Hannam, Cardiff University, dikutip oleh Caltech tentang penggabungan GW231123
Bersama-sama, kedua metode — menampilkan materi yang bersinar di sekitar lubang hitam dengan interferometri radio, dan mendengarkan 'kicau' gelombang gravitasi dari dua lubang hitam yang spiral bersama — memberikan astronom cara independen dan saling melengkapi untuk mengonfirmasi bahwa suatu objek adalah lubang hitam dan untuk mengukur massanya, bahkan meskipun lubang hitam itu sendiri tidak pernah memancarkan apa pun yang dapat dilihat secara langsung.
Pertanyaan
Bisakah kita benar-benar melihat lubang hitam?
Tidak — lubang hitam itu sendiri tidak memancarkan cahaya. Apa yang direkam oleh teleskop seperti Event Horizon Telescope adalah emisi radio dari gas panas yang berputar di sekitarnya (piringan akresi), dengan 'bayangan' gelap tempat lubang hitam memblokir dan membengkok cahaya, menurut Einstein-Online dan NASA.
Bagaimana lubang hitam terbentuk?
Lubang hitam bermassa bintang terbentuk ketika bintang masif kehabisan bahan bakar dan intinya runtuh, kadang-kadang dalam supernova, menurut NASA. Bagaimana lubang hitam supermasif di pusat galaksi terbentuk dan berkembang masih merupakan area penelitian yang aktif, kata NASA.
Apa gambar langsung pertama dari lubang hitam?
Pada 10 April 2019, kolaborasi Event Horizon Telescope merilis citra lubang hitam supermasif di galaksi M87, sekitar 55 juta tahun cahaya jauhnya, dibangun dari data radio yang dikumpulkan oleh delapan observatorium, seperti yang dilaporkan oleh MIT News.
Apa itu gelombang gravitasi dan bagaimana hubungannya dengan lubang hitam?
Gelombang gravitasi adalah riak dalam ruang-waktu yang diprediksi oleh relativitas umum Einstein; LIGO membuat deteksi langsung pertama pada 14 September 2015, dari dua lubang hitam yang bergabung masing-masing sekitar 30 massa matahari, berlokasi kira-kira 1,3 miliar tahun cahaya jauhnya, menurut MIT News.
Seberapa besar lubang hitam bisa terbentuk?
Lubang hitam bermassa bintang biasanya 5–20 kali massa Matahari (NASA), sementara lubang hitam supermasif berkisar dari jutaan hingga miliaran massa matahari; lubang hitam M87 yang digambarkan pada tahun 2019 memiliki massa sekitar 6,5 miliar matahari, menurut MIT News.
Tulisan ini disiapkan dengan kecerdasan buatan dan lolos pemeriksaan sumber otomatis sebelum terbit. Jika Anda melihat kesalahan, ajukan koreksi. Ajukan koreksi atau hak jawab · Cara kami bekerja
Bintang terbentuk ketika gravitasi menghancurkan awan gas dan debu dingin sampai inti mencapai sekitar 10 juta Kelvin, cukup panas untuk menyalakan fusi hidrogen. Dari sana, massa bintang menentukan semuanya: berapa lama bintang bersinar, bagaimana bintang mati, dan apakah bintang meninggalkan katai putih, bintang neutron, atau lubang hitam.
Roket bergerak dengan mengeluarkan gas buang dalam satu arah sehingga kendaraan didorong ke arah lain, menurut hukum ketiga gerak Newton. Dorong tergantung pada berapa banyak massa gas buang yang mengalir keluar per detik dan seberapa cepat meninggalkan nosel, sementara tetap berada di orbit tergantung pada menyeimbangkan kecepatan maju terhadap tarikan gravitasi. Desain multitahap dan, untuk beberapa misi, propulsi listrik digunakan untuk mengelola jumlah bahan bakar yang sangat besar yang diperlukan penerbangan ruang angkasa.
Pelatihan astronot adalah proses multi-tahun yang dimulai dengan penyaringan seleksi untuk pendidikan, pengalaman dan kebugaran fisik, kemudian berlanjut ke tahun-tahun pelatihan darat sebelum ada penerbangan. Menurut NASA dan Badan Antariksa Eropa (ESA), kandidat mempelajari sistem pesawat luar angkasa dan berlatih jalan luar angkasa di bawah air, dan kandidat ESA juga belajar bahasa Rusia, sementara kehidupan di Stasiun Antariksa Internasional (ISS) berjalan pada jadwal harian tetap berupa pekerjaan, olahraga dan tidur.
Lubang hitam adalah wilayah ruang di mana gravitasi sangat kuat sehingga tidak ada apa pun, bahkan cahaya, dapat lolos setelah melewati cakrawala peristiwa. Sebagian besar terbentuk ketika bintang masif kehabisan bahan bakar nuklir dan intinya runtuh; versi supermassif tumbuh di pusat galaksi selama miliaran tahun. Gambar langsung dan deteksi gelombang gravitasi telah mengonfirmasi keberadaan mereka dan menguji relativitas umum Einstein.
