Lubang Hitam di Pusat Bima Sakti Berhasil Dipotret, Apa Pengaruhnya untuk Kita?

Suara.com - Premana Wardayanti Premadi dosen astronomi dari ITB menjelaskan tentang foto lubang hitam Sagittarius A yang dipamerkan baru-baru ini. Berpengeruh besar terhadap sains. Berikut jabarannya:

Jaringan global astronom dan observatorium Event Horizon Telescopes (EHT) kembali mengukir sejarah: berhasil memotret tepi permukaan Lubang Hitam raksasa di pusat Galaksi Bima Sakti, tempat kita berada. Bagian terluar Lubang Hitam ini disebut juga event horizon (cakrawala kejadian).

Matahari, bintang induk sistem Tata Surya kita, berjalan mengelilingi pusat Galaksi Bima Sakti ini.

Jumat malam, 12 Mei 2022, mereka mengumumkan peluncuran potret itu secara bersamaan di tujuh kota dunia dari Washington DC hingga Shanghai.

EHT juga berjejaring dengan James Clerk Maxwell Telescope dan Submillimeter Array di Pulau Hawai’i, Amerika Serikat.

Di Asia, East Asian Observatories (EAO), memimpin proyek ini dan Indonesia tergabung dalam EAO dengan Institut Teknologi Bandung (ITB) sebagai koordinator nasional. Hasil kolaborasi internasional menjadi contoh efektivitas kolaborasi dalam sains dan teknologi.

Tiga tahun lalu, Event Horizon Telescopes (EHT) juga sukses memotret Lubang Hitam yang diteorikan Einstein seabad lalu.

Apa dampak temuan foto ini bagi sains? Satu hal yang pasti bahwa riset ini telah mengkonfirmasi Lubang Hitam bukan fiksi sains, tapi memang sungguh ada.

Apa yang tampak

Keberadaan Lubang Hitam di pusat Galaksi Bima Sakti telah lama orang duga.

Observasi beberapa bintang yang berada dekat pusat Galaksi menunjukkan orbit tertutup. Ini mirip seperti orbit Bumi dan planet-planet lain mengelilingi Matahari.

Hal tersebut mengindikasikan adanya benda yang massanya amat mendominasi seluruh gaya gravitasi dalam sistem ini, atau dikenal sebagai central force (gaya pusat).

Dengan memanfaatkan Hukum Orbit Kepler, peneliti dapat memperkirakan posisi dan massa Lubang Hitam tersebut. Dua grup peneliti Lubang Hitam Galaksi Bima Sakti memonitor orbit salah satu bintang selama beberapa dekade.

Mereka kemudian memprediksi waktu pada posisi terdekat bintang tersebut ke Lubang Hitam yang akan membuat bintang tersebut melintas posisi tersebut dengan kecepatan spesifik.

Prediksi ini terbukti benar. Artinya pengamatan monitor itu mengkonfirmasi keberadaan Lubang Hitam di pusat Galaksi kita dengan estimasi akurat massa dan posisinya.

Atas keberhasilan ini, pemimpin kedua grup peneliti tersebut, yakni Andrea Ghez dan Reinhard Genzel, serta Roger Penrose sebagai salah satu pencetus ide singularitas fisis dalam wujud Lubang Hitam, mendapat Hadiah Nobel Fisika 2020.

Lebih kecil tapi menantang

Lubang Hitam di pusat Bima Sakti bermassa sekitar 4 juta kali massa Matahari, sehingga tergolong supermasif.

Namun, dibandingkan dengan Lubang Hitam di pusat galaksi M87, massa ini seribu kali lebih kecil. Foto event horizon Lubang Hitam tersebut sempat mencengangkan dunia pada 2019.

Walau jaraknya relatif dekat (sekitar 27 ribu tahun cahaya), ukuran Lubang Hitam kita yang kecil ini menyodorkan dua tantangan utama:

1. Area kecil sekitar event horizon (di sekitar bagian yang mirip donat) yang redup;
   
   
2. Gas yang berpendar di sekitar event horizon ini mengelilingi Lubang Hitam dalam periode menit saja. Singkatnya periode ini menyebabkan kekuatan cahaya bervariasi dengan cepat. Bandingkan dengan gas di sekitar Lubang Hitam galaksi M87 yang membutuhkan beberapa hari untuk mengelilingi Lubang Hitam-nya.

Tantangan lainnya adalah pandangan dari arah bumi menuju pusat Galaksi Bima Sakti terhalang oleh debu dan gas yang banyak mengisi piringan Galaksi kita ini.

Strategi pengamatan utama dari tim EHT adalah mengumpulkan sebanyak mungkin cahaya dari area kecil di sekitar Lubang Hitam ini. Caranya, teleskop-teleskop di berbagai posisi di Bumi yang tergabung dalam jejaring Event Horizon Telescope ini bergantian beroperasi. Dengan metode ini, tak ada momen terbuang karena selalu ada teleskop yang berada dalam fase malam hari untuk mengumpulkan foton (partikel cahaya) dari area sekitar Lubang Hitam itu.

Para peneliti butuh waktu sekitar lima tahun untuk mengumpulkan data, mengembangkan, serta melakukan proses olah data yang canggih. Peneliti juga mengoreksi, membandingkan pola yang diprediksi oleh teori, kemudian menghitung rata-rata variasi kecerlangan terhadap seluruh citra yang dikumpulkan.

Langkah panjang itu menghasilkan citra representatif area di sekitar event horizon Lubang Hitam di pusat Galaksi kita.

Fitur utama citra area sekitar event horizon Lubang Hitam Galaksi Bima Sakti dan di M87 amat mirip. Fitur ini menunjukkan kesamaan pada tingkat fondasi sistem gravitasi kuat yang dideskripsikan oleh Teori Relativitas Umum Einstein. Seperti relasi antara massa Lubang Hitam dan ukuran event horizon-nya, dan efek pembelokan cahaya yang ekstrem di sekitarnya.

Variasi detail tampilan citra bisa mengindikasikan variasi lingkungan sekitar Lubang Hitam tersebut, termasuk sejarah pembentukannya.

Dampak temuan ini bagi sains

Keberhasilan perolehan citra di tepi event horizon Lubang Hitam di Milky Way, ditambah dengan dibuktikannya prediksi Ghez dan Genzel tentang posisi, waktu, dan kecepatan bintang pada titik peri-blackhole (titik terdekat pada orbit mengelilingi Lubang Hitam), membuat kita tak perlu meragukan lagi eksistensi Lubang Hitam sebagai wujud fisis singularitas ruang waktu.

Sampai batas tertentu, sudah ada penjelasan astrofisis yang komprehensif untuk daerah sekitar event horizon , seperti bagaimana gas tertarik ke arah Lubang Hitam dan beredar di sekelilingnya sehingga membangkitkan medan elektromagnetik yang amat kuat. Fitur rinci pola cahaya yang tampak pada foto dapat dijelaskan dengan ide astrofisika ini.

Kini para peneliti bisa melanjutkan penelitian untuk menjawab paling tidak dua pertanyaan besar: bagaimana fenomena fisika di dalam singularitas (massa super besar terkumpul dalam ukuran super kecil) yang perlu mengakomodasi Teori Gravitasi dan Teori Kuantum sekaligus; dan bagaimana sejarah proses pembentukan Lubang Hitam supermasif. Masing-masing proyek besar penelitian yang dilakukan secara terpisah itu telah dilakukan dan terus berkembang.

Yang pasti, semakin banyaknya citra mendetail dari berbagai kelas massa Lubang Hitam akan membantu menjernihkan berbagai skenario yang masih spekulatif: bagaimana mekanisme fisis detail Lubang Hitam, karena ternyata dia benar-benar ada.

Artikel ini diterbitkan sebelumnya di The Conversation.