Mungkinkah Menarik Sesuatu Keluar dari Lubang Hitam

Menurut teori Schwarzschild, jatuh ke lubang hitam akan mengarah ke singularitas dan kegelapan. Tapi, memurut teori lubang hitam bermuatan Reissner-Nordstrom, cahaya dapat menyusul kita saat jatuh ke lubang hitam dan mengarahkan kita ke lokasi lain di alam semesta. Sayangnya, lubang hitam Reissner-Nordstrom mungkin tidak ada secara fisik.
Andrew Hamilton/JILA/University of Colorado.

Begitu jatuh ke dalam lubang hitam, maka tidak ada yang bisa kembali. Tidak peduli berapa banyak energi yang dimiliki untuk melawan gravitasi masif lubang hitam, seseorang tidak akan pernah bisa melampaui kecepatan cahaya. Namun, kita perlu memikirkan cara agar bisa keluar dari horizon peristiwa begitu masuk ke dalamnya.

Lantas, bagaimana jika kita mengakali batas wilayah tak bisa kembali ini? Mungkinkah sebuah objek mungil yang sengaja dimasukkan ke horizon peristiwa, ditambatkan dengan objek yang jauh lebih besar dan lebih masif untuk keluar dari horizon peristiwa ? Bisakah kita menarik sesuatu dari lubang hitam seperti itu, atau adakah cara lain? Memang dibatasi oleh hukum fisika, tapi tak ada salahnya mencoba. Yuk, cari tahu!

Paraboloid Flamm yang menunjukkan kelengkungan ruang dan waktu di luar horizon peristiwa lubang hitam Schwarzschild.
AllenMcC. Dari Wikimedia Commons

Tak sekadar singularitas, lubang hitam juga melengkungkan ruang dan waktu. Meskipun itulah definisi konvensional yang sering kita pikirkan, secara akurat lubang hitam adalah wilayah ruang di sekitar objek yang tidak memiliki bentuk materi atau energi, bahkan cahaya sekalipun tidak dapat meloloskan diri.

Lubang hitam bukanlah objek yang terlalu asing atau eksotis. Jika kita bisa memampatkan Matahari dalam radius beberapa kilometer tanpa kehilangan massa, maka Matahari akan menjelma menjadi lubang hitam. Meskipun Matahari kita tidak mungkin menjadi lubang hitam, banyak bintang di alam semesta yang akan menjadi lubang hitam dengan cara ini.

Pabrik bintang 30 Doradus yang terletak di Nebula Tarantula, diketahui mengandung bintang paling masif di alam semesta, R136a1, kira-kira 260 kali massa Matahari.
NASA, ESA, and E. Sabbi (ESA/STScI); R. O’Connell (University of Virginia) dan Wide Field Camera 3 Science Oversight Committee

Bintang paling masif di alam semesta, dengan massa puluhan atau ratusan kali lipat Matahari, berwarna biru, paling panas dan paling berkilau daripada bintang-bintang lain. Mereka mengkonsumsi bahan bakar fusi nuklir dengan cepat, hanya dalam waktu satu atau dua juta tahun, bukan miliaran tahun seperti Matahari kita.

Ketika kehabisan bahan bakar fusi nuklir, gaya gravitasi bintang mulai mengambil alih. Tanpa reaksi fusi nuklir yang menghasilkan tekanan keluar dan mengimbangi tarikan ke dalam gaya gravitasi, bintang akan runtuh dan memicu ledakan supernova. Dalam beberapa kasus, nuklei dan elektron menyatu menjadi neutron yang saling terikat erat. Namun, neutron di bintang-bintang masif akan sangat padat dan besar, mengakibatkan bintang runtuh karena gaya gravitasinya sendiri dan menjadi lubang hitam.

Ilustrasi lubang hitam aktif, yang tumbuh karena mengakumulasi materi, sebagian materi disemburkan dalam dua berkas sempit (jet) tegak lurus.
Mark A. Garlick

Massa minimum lubang hitam beberapa kali lipat massa Matahari. Lubang hitam kemudian bisa tumbuh jauh lebih besar, dengan cara menggabungkan diri, menelan materi dan energi, dan menjadi pusat galaksi. Di pusat Bima Sakti, para astronom telah mengidentifikasi sebuah objek yang memiliki massa kira-kira empat juta kali lipat massa Matahari. Bintang-bintang tanpa planet terlihat sedang mengorbitnya, tapi tidak ada panjang gelombang cahaya yang dipancarkan.

Lubang hitam di pusat-pusat galaksi dapat mencapai ribuan kali massa lubang hitam pusat Bima Sakti, tanpa batas maksimal teoritis untuk seberapa besar pertumbuhan mereka. Tapi, ada dua sifat menarik lubang hitam yang akan membawa kita pada jawaban: apakah sesuatu yang ditambatkan kepadanya bisa melepaskan diri.

Pertama adalah efek yang dihasilkan oleh lubang hitam terhadap ruang di sekitarnya. Definisi sederhana lubang hitam adalah tidak yang bisa melepaskan diri dari gaya gravitasinya, tak peduli seberapa cepat ia berakselerasi, meskipun melaju secepat cahaya. Batas wilayah untuk melepaskan diri dari gaya gravitasi lubang hitam disebut horizon peristiwa, dan setiap lubang hitam memilikinya.

Horizon peristiwa lubang hitam di pusat Bima Sakti yang dilingkari dengan warna putih.
Ute Kraus, Physics education group Kraus, Universität Hildesheim; background: Axel Mellinger

Memang agak mengejutkan, tetapi kelengkungan ruang jauh lebih kecil di horizon peristiwa lubang hitam paling masif, sebaliknya justru lebih besar di lubang hitam yang massanya lebih kecil.

Bayangkanlah seperti ini: jika kita "berdiri" di horizon peristiwa lubang hitam, dengan kaki di tepi horizon dan kepala sekitar 1,6 meter dari singularitas, akan ada gaya yang meregangkan kita seperti menspagheti tubuh. Gaya lubang hitam di pusat Bima Sakti, akan meregangkan kita hanya 0,1% gravitasi Bumi. Sementara jika Bumi sendiri mampu berubah menjadi lubang hitam, maka gaya yang meregangkan ini 10 pangkat 20 kali lebih kuat daripada gravitasi normal Bumi!

Bahkan bintang yang terlalu dekat dengan lubang hitam, akan direntangkan dan diratakan menjadi filamen tipis panjang, seperti spagheti (bakmi Italia). Efek pada manusia sama parahnya, justru jika massa lubang hitam lebih rendah.
ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser.

Jika gaya regang lebih kecil di tepi horizon peristiwa, maka gaya regangnya tidak akan lebih besar di dalam horizon peristiwa. Karena kekuatan gaya elektromagnetik yang dimiliki objek padat, untuk melakukan eksperimen menempatkan benda di luar horizon peristiwa, masukkan sebentar, lalu menariknya kembali. Mungkinkah hal itu dilakukan? Untuk memahaminya, mari kita lihat ke batas yang memisahkan bintang neutron dan lubang hitam, yaitu tepat pada ambang massa keduanya.

Bintang neutron merupakan salah satu objek terpadat di alam semesta, namun ada batas massa. Jika melebihi batas ini, maka bintang neutron akan runtuh menjadi lubang hitam.
ESO/Luís Calçada

Bayangkan sebuah bintang neutron yang sangat padat, tapi foton di permukaannya masih dapat terkelupas ke luar angkasa dan tidak selalu harus mengitari bintang neutron. Lalu, tambahkan satu neutron di permukaannya, maka inti bintang neutron tidak dapat menahan gaya gravitasinya sendiri dan runtuh. Namun, daripada memikirkan apa yang dapat terjadi di permukaan bintang neutron, lebih baik memikirkan ada apa di dalam lubang hitam. Bayangkan satu neutron yang terdiri dari quark dan gluon, dan bayangkan bagaimana gluon merambat dari satu quark ke quark lainnya di dalam neutron untuk menukar gaya.

Pertukaran gaya di dalam proton yang dimediasi oleh quark berwarna, hanya bisa dilakukan jika merambat secepat cahaya. Di dalam horizon peristiwa, cahaya tentunya tertarik ke pusat singularitas.
Wikimedia Commons user Qashqaiilove

Salah satu quark akan berada lebih dekat dengan singularitas lubang hitam daripada quark lainnya, sementara yang lain akan semakin jauh. Agar pertukaran gaya dapat terjadi, dan agar neutron tetap stabil, gluon harus merambat dari quark yang lebih dekat ke quark yang lebih jauh. Meskipun melaju secepat cahaya, (gluon tidak memiliki massa), hal itu tetap tidak mungkin! Semua garis lurus atau jalur objek yang melaju secepat cahaya akan nihil, sehingga menciptakan singularitas di pusat lubang hitam. Selain itu, mereka tidak akan pernah bisa lebih jauh dari singularitas pada saat emisi terjadi. Itulah sebabnya sebuah neutron di dalam horizon peristiwa harus runtuh untuk menjadi bagian dari singularitas.

Begitu melampaui ambang batas pembentukan lubang hitam, segala sesuatu yang ada di dalam horizon peristiwa hingga ke singularitas, akan menjadi satu dimensi. Tidak ada struktur 3 dimensi yang bisa bertahan utuh.
Ask The Van/UIUC Physics Department

Sekarang, kita kembali ke eksperimen. Kita punya objek mungil yang ditambatkan ke pesawat antariksa. Pesawat antariksa berada di luar horizon peristiwa, namun objek mungil berada di dalam horizon peristiwa. Kapan pun sebuah objek memasuki horizon peristiwa, maka partikel akan lenyap, termasuk cahaya sekalipun tidak akan sanggup melepaskan diri. Tapi, foton dan gluon adalah partikel yang kita butuhkan untuk melakukan pertukaran gaya dengan partikel yang masih berada di luar horizon peristiwa, dan mereka tidak akan pernah bisa keluar!

Bukan berarti penambatan gagal, eksperimen malah akan menarik pesawat antariksa ke arah singularitas. Dalam kondisi yang tepat, gaya pasang surut gravitasi tidak serta-merta merobek kita. Tapi bukan gaya pasang surut yang membuat singularitas tak terelakkan. Sebaliknya, gaya gravitasi yang luar biasa dan fakta bahwa semua partikel, energi dan kecepatan tidak memiliki pilihan selain menuju ke singularitas begitu melintasi horizon peristiwa.

Segala sesuatu yang memasuki horizon peristiwa, tak peduli apa pun yang terjadi di luar horizon peristiwa, dipastikan mengarah ke singularitas.
Bob Gardner/ETSU

Dan untuk alasan itu, belum ada cara untuk keluar dari lubang hitam begitu melintasi horizon peristiwa. Kita mungkin bisa langsung memotong objek tertambat yang terlanjut melewati horizon peristiwa, atau kita memilih tetap terhubung dan membiarkan semuanya tersedot masuk. Anda bebas memilih, tapi biarlah ini menjadi pelajaran bagi setiap orang yang bermimpi suatu hari terbang di dekat lubang hitam: Dilarang mengeluarkan anggota tubuh!

Sumber: Is It Possible To Pull Something Out Of A Black Hole?

Lubang hitam Schwarzschild adalah lubang hitam paling sederhana yang intinya tidak berotasi. Jenis lubang hitam ini hanya memiliki singularitas dan horizon peristiwa.

Lubang hitam Kerr, mungkin merupakan tipe lubang hitam yang paling umum di alam semesta, berotasi karena bintang yang membentuknya juga berotasi. Setelah runtuh, inti terus berotasi, walaupun sudah menjadi lubang hitam.

Lubang hitam Reissner-Nordström metric adalah lubang hitam bermuatan, solusi statis untuk persamaan medan Einstein-Maxwell, yang sesuai dengan medan gravitasi objek massif yang bermuatan, tidak berputar dan bulat simetris.

Singularitas adalah materi yang dimampatkan hingga menjadi titik yang kecilnya tidak terbatas atau ukurannya 10^ negatif infinity. Menurut para ilmuwan, lubang hitam terbentuk karena singularitas. Bintang maharaksasa yang telah berhenti melakukan fusi nuklir akan dimampatkan oleh gravitasinya sendiri menjadi titik kecil.

Paraboloid Flamm berguna untuk memvisualisasikan kelengkungan spasial metrik Schwarzschild. Dalam teori relativitas umum Einstein, metrik Schwarzschild (juga dikenal sebagai Schwarzschild vakum atau Schwarzschild solution) adalah solusi untuk persamaan medan Einstein yang menggambarkan medan gravitasi di luar massa objek bulat, dengan asumsi bahwa muatan listrik massa, momentum sudut massa, dan konstanta kosmologis universal semuanya nol.

#terimakasihgoogle