Apa yang Anda Lihat saat Jatuh ke Dalam Lubang Hitam?

Sementara lubang hitam biasanya diilustrasikan sebagai sebuah wilayah gelap yang menghisap materi ke struktur mirip piringan di sekitarnya, namun yang sebenarnya akan Anda lihat sangat berbeda dari representasi ini. Terutama jika Anda jatuh ke dalamnya.
Perpustakaan Birmingham

Lubang hitam adalah satu dari beberapa objek yang paling membingungkan di seluruh jagad raya. Objek ini begitu padat, gravitasinya sangat kuat, sehingga tidak ada yang bisa meloloskan diri darinya, termasuk cahaya sekalipun. Secara fisik, banyak lubang hitam yang telah diidentifikasi, mulai dari lubang hitam bermassa bintang di galaksi kita sendiri, hingga yang supermasif di jantung sebagian besar galaksi, jutaan atau bahkan milyaran kali lipat lebih besar dari massa Matahari kita. Struktur utama yang mengelilingi lubang hitam adalah horizon peristiwa yang membentuk batas antara lubang hitam dengan lingkungan kosmik di sekitarnya. Jika melewatinya, Anda dipastikan binasa mengarah ke singularitas sentral. Tapi, apakah yang akan Anda lihat saat jatuh ke lubang hitam? Apakah cahaya akan tetap terang atau justru menjadi gelap? Akhirnya fisika telah memecahkan jawabannya, dan menurut saya sangat indah.

Lubang hitam supermasif Sagitarius A* di pusat galaksi kita, berkobar terang dalam panjang gelombang sinar-X setiap kali materi terhisap. Kita belum pernah secara langsung mencitrakan lubang hitam di pusat galaksi Bima Sakti yang terletak 25.000 tahun cahaya dari Bumi, namun Even Horizon Telescope, berupaya untuk mewujudkan citra pertama lubang hitam.
X-ray: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI

Di pusat galaksi Bima Sakti, kita bisa mengamati pergerakan bintang yang mengorbit sebuah objek dengan massa sekitar 4 juta kali lipat Matahari dan sama sekali tidak memancarkan cahaya. Objek yang diberi nama Sagitarius A* dipastikan adalah sebuah lubang hitam, yang dikonfirmasi melalui pengukuran bintang-bintang yang mengorbitnya selama dua dekade.

Tapi ada sejumlah hal yang sangat berlawanan dengan intuisi saat Anda mendekati horizon peristiwa, dan keadaan semakin memburuk saat Anda melewatinya. Terdapat alasan yang cukup bagus mengapa begitu Anda meluncur ke arah penghalang tak kasat mata itu, maka Anda tidak akan pernah bisa keluar! Hal ini juga berlaku terhadap setiap kelas lubang hitam yang Anda masuki, meskipun Anda menunggangi pesawat antariksa yang mampu melaju ke segala arah kapanpun Anda kehendaki. Ternyata Relativitas Umum adalah hukum yang sangat tegas, terutama bila menyangkut lubang hitam. Alasannya terkait dengan prestasi terbesar Einstein yang baru saja merayakan ulang tahun teorinya yang ke- 100, semua karena keunikan lubang hitam di antara objek kosmik yang memiliki massa, yaitu menekuk ruang dan waktu.

Jalinan ruang dan waktu adalah konsep yang rumit untuk dipahami. Tapi berkat relativitas umum Einstein, kita masih memiliki sebuah pegangan. Sementara objek kosmik dengan massa normal juga melengkungkan ruang dan waktu secara signifikan, hanya lubang hitam yang benar-benar melengkungkan ruang dan waktu hingga mencapai titik singularitas.
Pengguna Pixabay JohnsonMartin

Jika berada sangat jauh dari lubang hitam, maka jalinan ruang dan waktu di sekitarnya tidak terlihat terlalu melengkung. Sebenarnya saat kita berada sangat jauh dari lubang hitam, gaya gravitasi lubang hitam tak terlalu berbeda dengan gaya gravitasi objek kosmik lainnya, misalnya bintang neutron, bintang atau gumpalan awan gas. Ruang dan waktu memang tetap akan melengkung, tapi berada di lokasi yang terpisah sangat jauh, hal itu bukan disebabkan oleh eksistensi massa, bukan pula oleh sifat atau distribusi massa itu sendiri. Tapi, jika kita mengamati dengan mata, terlihat sebuah bulatan yang benar-benar hitam di bagian tengah, sebab cahaya tidak bisa meneranginya. (Oleh karena “hitam” itulah, maka diberi nama “lubang hitam”.)

Materi, medan magnet dan akselerasi partikel dikombinasikan menjadi satu untuk menciptakan pemandangan visual di sekitar lubang hitam.
NASA/JPL-Caltech

Wilayah berbentuk bulat yang disebut horiozon peristiwa bukanlah wujud fisik, melainkan wilayah ruang angkasa dengan ukuran tertentu yang cahaya tidak dapat meloloskan diri darinya. Dari jarak yang sangat jauh, tampaknya seperti itulah ukuran lubang hitam yang sebenarnya, sebagaimana ekspektasi kita. Dengan kata lain, saat Anda mendekatinya, maka lubang hitam akan benar-benar terlihat seperti siluet lubang kegelapan total dengan latar belakang ruang angkasa, dengan cahaya dari lingkungan di sekitarnya yang sangat terdistorsi.

Visualisasi siluet lubang hitam dengan latar belakang Bima Sakti akan terlihat seperti ini.
Tim SXS; Bohn et al. 2015

Untuk lubang hitam dengan massa yang setara dengan massa Bumi, maka wujud fisik spheroidnya akan sangat kecil: hanya sekitar 1 cm. Sementara untuk lubang hitam yang setara dengan massa Matahari, maka wujud fisik spheroidnya sekitar 3 km. Jika Anda membandingkan skala lubang hitam, dalam hal ini ukuran lubang hitam supermasif seperti yang ada di pusat galaksi kita, maka akan setara dengan wilayah orbit sebuah planet atau bintang raksasa merah seperti Betelgeuse!

Lubang hitam di pusat Bima Sakti diperkirakan sebanding dengan ukuran fisik dari bintang raksasa merah Betelgeuse, lebih luas daripada orbit Jupiter mengitari Matahari.
A. Dupree (CfA), R. Gilliland (STScI), NASA

Jadi, apakah sekarang Anda siap untuk melihat visualisasi pamungkas lubang hitam, caranya adalah dengan mendekati dan memasukinya!

Dari jarak yang jauh, geometri terlihat jelas sesuai dengan ekspektasi kita dan berlaku seperti yang kita harapkan, sesuai perhitungan kita. Tapi saat terbang mendekati lubang hitam menggunakan pesawat antariksa tangguh yang didesain tidak bisa dihancurkan, Anda akan mulai menyadari sesuatu yang aneh. Jika Anda membagi setengah jarak antara Anda dan bintang, maka ukuran sudut bintang akan tampak dua kali lebih besar. Jika Anda membagi jarak hingga seperempat, maka ukuran sudut akan tampak empat kali lebih besar. Tapi, aturan ini tidak berlaku bagi lubang hitam.

Karena gaya gravitasi meregangkan dan mendistorsi ruang, cahaya yang berasal dari balik lubang hitam akan ditekuk dan membentuk piringan besar kegelapan. Itulah horizon peristiwa lubang hitam.
Ute Kraus, Kelompok Edukasi Fisika Kraus, Universitat Hildesheim

Tidak seperti objek kosmik lain yang Anda bayangkan, yang ukurannya terlihat secara proporsional tergantung jarak, lubang hitam justru nampak membesar jauh lebih cepat daripada yang Anda perkirakan, karena kelengkungan ruang yang sangat luar biasa.

Dari perspektif kita di Bumi, lubang hitam di pusat galaksi akan tampak mungil, dengan radiusnya yang diukur dalam mikro busur detik. Namun, dibandingkan dengan jari-jari yang Anda hitung dalam relativitas, tetap saja akan terlihat 150% lebih besar, karena kelengkungan ruang. Jika mendekatinya, pada saat horizon peristiwa setara dengan ukuran Bulan purnama di langit malam hari, ukuran yang sebenarnya melampaui empat kali lipat ukuran Bulan purnama itu! Tentu saja alasannya karena jalinan ruang dan waktu yang semakin melengkung saat Anda mendekati lubang hitam. Jadi “garis-garis terang” yang dapat Anda lihat berasal dari cahaya bintang-bintang di alam semesta yang mengelilingi Anda, telah ditekuk.

Kelanjutan artikel: Apa yang Anda Lihat saat Jatuh ke Dalam Lubang Hitam? (Bagian 2)