Lubang Hitam, Pemangsa di Alam Semesta

Apa yang ada di benakmu ketika seseorang menyebut lubang hitam? Sebuah lubang yang dalam dan gelap? Ataukah sebuah lubang raksasa yang bisa melahap apa saja di dekatnya?

Sebagian besar orang memang akan langsung mengasumsikan lubang hitam sebagai pusaran yang lapar dan mampu melahap apa saja yang ada disekitarnya. Sayangnya anggapan itu tidak sepenuhnya benar.

Apa itu Lubang Hitam ?
Lubang hitam merupakan obyek yang gravitasinya sedemikian kuat sehingga kecepatan lepasnya jadi jauh lebih besar dari kecepatan cahaya. Ups, apa maksudnya ya?

Lubang hitam masif di Bimasakti. Kredit gambar : IFA Hawaii

Apa yang menahan kita tetap berpijak di Bumi? Tak lain adalah gaya gravitasi. Tapi ternyata gaya gravitasi ini bisa dikuasai untuk tidak menahan seseorang tetap berada di Bumi. Bagaimana caranya?

Coba lemparkan batu ke udara. Ia akan mengangkasa sesaat sebelum gravitasi Bumi memperlambat geraknya dan menariknya  kembali ke tanah. Lemparkan lebih kuat lagi maka ia akan bergerak lebih cepat dan tinggi sebelum kemudian jatuh kembali. Tapi batu itu bisa saja lepas kalau dilempar lebih kuat lagi sehingga ia bisa memiliki kecepatan yang cukup untuk lepas dan gravitasi Bumi tidak akan memperlambat dan menghentikan gerak si batu tadi. Pada kondisi ini batu yang dilemparkan tadi akan memiliki kecepatan yang cukup untuk lepas dari Bumi. Seberapa besarkah kecepatan itu?

Di Bumi, untuk dapat lepas dari pengaruh gravitasi dibutuhkan kecepatan lepas sebesar 11 km / detik. Bayangkan betapa cepat sebuah benda harus bergerak untuk bisa lepas dari pengaruh gravitasi Bumi. Di tempat lain kecepatan yang dibutuhkan pun akan berbeda bergantung pada gravitasi di lokasi tersebut. Semakin besar gaya gravitasi sebuah benda maka semakin besar pula kecepatan lepasnya.

Contohnya di Matahari. Massa Matahari 330000 kali lebih besar dari Bumi dan seandainya kita bisa berjalan di permukaan Matahari, gravitasinya akan menarik kita 28 kali lebih kuat dari gravitasi Bumi. Dengan demikian Matahari punya kecepatan lepas yang jauh lebih besar dari Bumi yakni 600 km/detik atau 3000 kali lebih cepat dari kecepatan pesawat jet.

Sekarang, ambil sebuah obyek kemudian remas sehingga ukurannya jadi kecil atau ambil sebuah obyek dan tambahkan massa ke dalamnya, maka gravitasinya dan juga kecepatan lepasnya akan semakin besar. Jika itu terus dilakukan, pada satu waktu kamu akan memiliki sebuah obyek yang gravitasinya sangat besar sehingga kecepatan lepasnya pun jauh lebih besar dari kecepatan cahaya.

Kecepatan cahaya sendiri merupakan batasan tercepat kecepatan yang ada di alam semesta yang mengacu pada kemampuan cahaya bergerak.  Jika untuk lepas dibutuhkan kecepatan lepas yang lebih besar dari kecepatan cahaya maka bisa dikatakan apapun yang ada di dalam benda tersebut akan terjebak di sana selamanya. Bahkan cahaya pun tidak akan bisa lepas. Seperti masuk ke dalam terowongan tak berujung :  lubang hitam !.

Bagaimana Lubang Hitam Terbentuk ?

Siklus hidup bintang. Lubang hitam berasal dari inti bintang masif yang meledak. kredit : NASA

Cara paling umum pembentukan sebuah lubang hitam di alam semesta adalah dalam ledakan supernova.  Artinya lubang hitam merupakan akhir dari kehidupan bintang. Ketika bintang dengan massa lebih dari 25 massa Matahari mengakhiri hidupnya, ia akan meledak dalam ledakan nuklir yang maha dasyat.  Bagian terluar terlontar dengan kecepatan tinggi sedangkan bagian inti bintangnya akan mengalami keruntuhan menjadi sebuah obyek yang sangat mampat. Inti yang mampat ini kemudian bisa membentuk bintang yang kaya akan netron dan disebut sebagai bintang netron yang massa 1 sendok teh materinya saja 1 milyar ton.

Tapi jika massa si inti bintang yang mengalami keruntuhan itu lebih dari 3 massa Matahari, maka gravitasi dari inti bintang yang mengalami keruntuhan itu akan terus memberi tekanan hingga obyek itu semakin mampat  dan medan gravitasi di permukaannya semakin kuat dan akhirnya ia pun menjadi lubang hitam. Jika proses ini selesai, lubang hitam yang terbentuk akan memiliki massa beberapa kali massa Matahari.  Dan obyek yang terbentuk inilah yang sering dijumpai di alam semesta dan dikenal sebagai lubang hitam bermassa bintang.

Tapi ada juga lubang hitam maha raksasa laksana monster, yakni lubang hitam super masif. Lubang hitam yang satu ini biasanya mengintai dari pusat galaksi dan ukurannya raksasa. Massanya bukan lagi beberapa kali massa Matahari melainkan jutaan sampai milyaran kali lebih besar. Lubang hitam seperti ini diperkirakan terbentuk bersamaan dengan terbentuknya galaksi tempat ia berdiam. Tapi bagaimana prosesnya? Ini masih menjadi misteri dan tanda tanya.  Tapi diperkirakan lubang hitam super masif ini terbentuk dari ledakan bintang yang sangat besar yang kemudian menciptakan lubang hitam dari intinya yang runtuh. Selanjutnya si lubang hitam ini memangsa lebih banyak materi termasuk lubang hitam lainnya sehingga ia bisa memiliki massa yang besar.  Ingat, gravitasi lubang hitam yang sangat kuat akan menarik benda-benda disekelilingnya.  Diduga, lubang hitam super masif tersebut ada di pusat setiap galaksi termasuk di Bima Sakti.

Cara lain bagi terbentuknya lubang hitam adalah dari 2 bintang netron yang saling mengorbit bergabung dan menghasilkan ledakan sinar gamma yang dasyat yang bisa dideteksi dari seluruh alam semesta yang sudah diamati. Ledakan sinar gamma inilah yang menjadi tangisan kelahiran lubang hitam.

Mencari Lubang Hitam
Lubang hitam, bagaimana rupanya apakah ia sebuah lubang nan gelap? Sayangnya bukan. Lubang hitam bukanlah sebuah lubang di angkasa seperti lubang yang kita kenal di Bumi. Ia adalah sebuah obyek yang memiliki gravitasi yang sangat kuat dan bahkan cahaya pun tidak dapat lepas darinya. Artinya cahaya pun terperangkap di dalamnya. Artinya lagi, ini obyek yang tidak memancarkan cahaya. Nah, pertanyaan selanjutnya bagaimana lubang hitam bisa ditemukan?

Meski tidak tampak, lubang hitam bukanlah sebuah benda “sakti” yang tidak bisa dikenali. Satu hal pasti, astronom tidak pernah mendeteksi Lubang Hitam. Untuk bisa menemukan keberadaan lubang hitam, yang dideteksi adalah fenomena yang hanya bisa dijelaskan oleh keberadaan obyek dekat yang sesuai dengan gambaran sebuah lubang hitam. Inilah sidik jari lubang hitam.

Gaya gravitasi yang sangat kuat dari lubang hitam mempengaruhi gerak obyek di sekitarnya. Jika astronom melihat bintang yang sedang mengitari sesuatu namun tidak dapat melihat bendanya maka bisa diduga benda yang tidak tampak itu adalah lubang hitam. Selain itu saat materi akan ditelan oleh lubang hitam, ada ledakan radiasi yang sangat kuat yang dapat dilihat oleh pengamat di Bumi.

Astronom juga dapat mengetahui massa lubang hitam dengan mengukur massa bintang di sekitarnya dan kecepatan bintang tersebut.  Perhitungan yang sama juga bisa diterapkan untuk lubang hitam super masif yang mengintip dari pusat galaksi.

Di pusat Bima Sakti juga terdapat lubang hitam super masif. Fakta ini terungkap dari perilaku bintang dan gas yang ada di area pusat galaksi. Bintang-bintang dan juga gas di skeitar pusat galaksi bergerak sangat cepat, perilaku ini hanya bisa dijelaskan oleh keberadaan sebuah obyek dengan massa beberapa juta kali massa Matahari di pusat galaksi kita. Massa tersebut haruslah terpusat dalam radius 10 hari cahaya atau sekitar 40 kali jarak Matahari – Pluto. Dan dengan demikian bisa dipastikan itu adalah obyek lubang hitam super masif.

Sidik jari lubang hitam juga bisa dikenali dari bintang berpasangan. Ketika salah satu bintang dalam pasangan tersebut menjadi lubang hitam, keduanya masih akan terus saling mengorbit satu sama lainnya. Dengan mengamati sistem tersebut, para astronom akan dapat mengetahui orbit bintang normal dan menentukan massa si lubang hitam. Tapi hanya ada beberapa sistem seperti ini. Satu hal menarik lainnya adalah para astronom telah berhasil menemukan tanda yang bisa membawa astronom menuju lubang hitam. Apakah itu?

Sinar-X.

Ketika lubang hitam mengkonsumsi materi yang jatuh ke dalamnya dari bintang pasangan, materi tersebut akan menjadi sangat panas dan memancarkan sinar-X dan sinar gamma. Inilah yang kemudian bisa menjadi tanda untuk mengindikasikan sebuah sumber sebagai lubang hitam. Faktanya lagi, area di sekitar lubang hitam sangat baik dalam hal memancarkan radiasi energi tinggi seperti ini. Karena itulah astronom kemudian membangun mata-mata di ruang angkasa yang dapat melihat radiasi tersebut seperti Chandra X-ray Observatory dan Fermi Gamma-ray Space Telescope milik NASA atau XMM-Newton X-ray Space observatory milik ESA.