Era Baru Eksplorasi Lubang Hitam
Galaksi raksasa berbentuk elips Messier 87 yang terletak di arah rasi Virgo.
Setelah diprediksi keberadaannya sekitar 100 tahun lalu melalui teori relativitas umum Albert Einstein, kolaborasi lebih dari 200 ilmuwan dari 100 lembaga lebih, akhirnya citra lubang hitam untuk pertama kali diperoleh secara langsung. Era baru eksplorasi benda langit paling misterius pun dimulai.
Citra lubang hitam pertama yang diperoleh itu berasal dari lubang hitam supermasif yang ada di inti galaksi Messier 87 (M87). Galaksi superraksasa yang juga disebut Virgo A atau NGC 4486 itu berbentuk elips dan terletak di arah rasi Virgo. Galaksi ini punya gugus bintang globular jauh lebih banyak dibandingkan yang dimiliki Bimasakti dan memiliki pancaran jet plasma energetik dari intinya.
Lubang hitam supermasif itu memiliki massa 6,5 miliar kali massa Matahari, sedangkan diamaternya sebesar 40 miliar kilometer atau sekitar 270 kali jarak Bumi-Matahari. Jarak lubang hitam dari Bumi mencapai 55 juta tahun cahaya.
”Kami telah mengambil citra lubang hitam untuk pertama kalinya,” kata Direktur Proyek Event Horizon Telescope (EHT) Sheperd S Doeleman yang berasal dari Pusat Astrofisika (CfA) Harvard & Smithsonian, seperti dikutip dari situs Observatorium Selatan Eropa (European Southern Observatory/ESO), Rabu (10/4/2019).
Citra yang diambil tentu bukanlah lubang hitam secara langsung. Sesuai teori, lubang hitam benar-benar gelap. Citra yang diperoleh adalah bayangan dari lubang hitam yang muncul dari piringan akresi cahaya yang mengelilingi lubang hitam.
Piringan akresi cahaya itu berasal dari materi berupa foton—materi dasar cahaya—hingga gas dan debu. Dalam piringan, materi itu saling bergesekan hingga menghasilkan panas sangat tinggi dan bercahaya. Materi di piringan yang terlalu dekat dengan lubang hitam akan terjebak dalam lubang hitam dan tidak bisa keluar lagi, sementara yang tidak terjebak akan berputar mengelilingi lubang hitam.
Galaksi raksasa berbentuk elips Messier 87 (M87) terletak di arah rasi Virgo.”Diamater lubang hitam supermasif itu lebih besar daripada ukuran Tata Surya kita,” kata Ketua Dewan Sains EHT Heino Falcke dari Universitas Radboud, Belanda, kepada BBC. Ukuran yang besar itulah yang memungkinkan peneliti bisa menentukan horizon peristiwa (event horizon) yang menjadi batas suatu obyek bisa lolos atau tidak dari tarikan lubang hitam.
Pilihan pengamatan lubang hitam itu jatuh pada lubang hitam M87 yang supermasif. Lubang hitam terdekat di Bumi ada di pusat galaksi Bimasakti yang dinamakan Sagittarius A*. Namun, massa lubang hitam itu hanya 4,3 juta massa Matahari walaupun jaraknya hanya 26.000 tahun cahaya.
Ziri Younsi dari Universitas College London, Inggris, yang terlibat dalam pengamatan, mengatakan, citra lubang hitam yang diperoleh itu benar-benar sesuai dengan teori dan bayangan kita selama ini. Meski lubang hitam adalah obyek yang sederhana, keberadaan benda ini menimbulkan pertanyaan lebih jauh dan kompleks tentang ruang-waktu dan akhirnya, eksistensi manusia di semesta.
Sementara itu, kosmolog yang juga Direktur Observatorium Bosscha Institut Teknologi Bandung Premana W Premadi mengatakan, arti besar diperolehnya citra bayangan lubang hitam itu adalah dibuktikannya teori relativitas umum Albert Einstein tentang lubang hitam dan horizon peristiwa.
Meskipun tidak ada ilmuwan Indonesia yang terlibat dalam penemuan tersebut, nama Indonesia disebut dalam taklimat media sejumlah lembaga pengamatan karena Indonesia tergabung dalam jaringan East Asian Observatory. Hal ini bisa menjadi peluang bagi Indonesia untuk terlibat dalam riset lubang hitam berikutnya.
https://youtu.be/bqzO9qTtCDs
Kredit: Jordy Davelaar et al./Radboud University/BlackHoleCam
Simulasi tentang lubang hitam yang memancarkan jet energetik dan dikelilingi piringan materi yang sangat panas hingga memancarkan cahaya. Sebagian materi di piringan itu akan tertarik ke lubang hitam dan sebagian yang lain akan berputar mengelilingi lubang hitam.
Lubang hitam adalah benda kosmik bermassa sangat besar dengan ukuran sangat kompak. Kondisi itu membuat benda ini mempunyai gaya gravitasi sangat besar hingga cahaya pun tidak bisa lolos darinya.
Sebagai gambaran, seperti dikutip dari langitselatan.com, untuk menjadikan Bumi lubang hitam, bola Bumi yang berdiameter 12.742 kilometer harus dimampatkan hingga diameternya hanya 1,8 sentimeter, hanya setengah ibu jari orang dewasa. Sementara Matahari dengan diameter 1,39 juta kilometer harus dimampatkan hingga diameternya 6 kilometer saja.
Namun, Matahari apalagi Bumi tidak akan pernah menjadi lubang hitam. Untuk jadi lubang hitam, sebuah bintang minimal harus punya 25 kali massa Matahari. Lubang hitam itu umumnya terbentuk sebagai akhir hidup bintang raksasa yang meledak menjadi supernova dan bagian intinya runtuh menjadi lubang hitam dengan massa beberapa kali massa Matahari saja.
Meski demikian, itu adalah lubang hitam dalam konteks evolusi bintang. Lubang hitam di inti galaksi seperti M87 atau Sagittarius A* berbeda, dia adalah lubang hitam supermasif yang asal-usulnya masih menjadi perdebatan. Belum lagi lubang hitam kelas menengah yang massanya hanya sekitar ratusan sampai ribuan massa Matahari.
Untuk lubang hitam supermasif, sebagian ahli menduga, dia terbentuk dari lubang hitam generasi awal alam semesta yang tumbuh besar dengan melahap bintang dan materi sekitarnya. Bisa pula dari tabrakan antargalaksi hingga inti galaksinya bersatu.
Citra galaksi Pusaran atau Whirlpool (M51a/NGC 5194) bersama galaksi M51b/NGC 5195 menjelang saling bertabrakan. Tabrakan antardua galaksi bisa membuat inti galaksi yang berupa lubang hitam menjadi satu.
Pengamatan
Keberadaan lubang hitam itu selama ini sudah diketahui dari dampak yang ditimbulkannya. Namun, untuk memperoleh citranya, banyak yang menyangsikannya.
Citra lubang hitam supermasif M87 diperoleh dengan menggabungkan delapan teleskop radio di Bumi, mulai dari yang ada di gurun Atacama Cile, Hawai-Amerika Serikat, Sierra Nevada-Spanyol, Arizona-AS, Meksiko, hingga Antartika.
Delapan teleskop radio itu membentuk jaringan teleskop seukuran Bumi dan dinamai Event Horizon Telescop (EHT). Penggabungan dilakukan karena tidak ada teleskop tunggal yang akan mampu menangkap citra lubang hitam tersebut.
Kedelapan teleskop itu dirancang mengamati lubang hitam M87 bersama-sama selama beberapa hari pada April 2017. Teleskop diatur dengan jam atom yang telah dikalibrasi hingga diperoleh citra dengan akurasi tinggi. Namun, sebelum observasi dilakukan, pemodelan atau simulasi terlebih dahulu dilakukan hingga dipastikan proses pengambilan citra berlangsung optimal.
Data yang diperoleh kemudian disimpan dalam hard drive dan dikirim untuk diolah menggunakan superkomputer di Institut Astronomi Radio Max Planck di Bonn, Jerman, dan Observatorium Haystack, Institut Teknologi Massachusetts di AS. Setelah diolah dan dianalisis selama dua tahun, citra bayangan lubang hitam itu diperoleh.
Observatorium Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array di Gurun Atacama, Chile, memiliki 66 antena teleskop radio. Observatorium ini terletak di ketinggian 5.000 meter di atas permukaan laut dan daerahnya sangat kering sehingga sangat mendukung untuk pengamatan lubang hitam supermasif ataupun obyek antariksa lain dalam gelombang radio.
Menurut Falcke, ide untuk memperoleh citra lubang hitam itu sudah ada sejak 1990-an. Saat itu, banyak orang yang meragukan. Namun, dia menyadari emisi radio tertentu yang ada di sekitar lubang hitam cukup kuat untuk dideteksi dari Bumi. Setelah meyakinkan Dewan Riset Eropa, Yayasan Sains Nasional (NSF) AS, dan sejumlah lembaga lain, akhirnya ide mengamati lubang hitam itu didukung dengan dana mencapai sekitar Rp 750 miliar.
Keberhasilan memperoleh citra bayangan lubang hitam ini, menurut Premana, adalah awal dimulainya eksplorasi lubang hitam. Masih banyak misteri lubang hitam yang tersembunyi. Demikian pula dari populasi lubang hitam yang masih terbatas. Karena itu, keberhasilan ini membuka peluang untuk diamatinya lebih banyak lubang hitam dan menguak sedikit demi sedikit misteri semesta.
