Black Hole atau Mata Kucing? Begini Cara Ilmuwan Memotret Lubang Hitam

Pada Rabu, 10 April 2019 Event Horizon Telescope (EHT) merilis foto pertama dari sebuah black hole atau lubang hitam, tepatnya lubang hitam yang berada di pusat galaksi spiral M87 yang berjarak sekitar 53 juta tahun cahaya dari bumi.

Untuk penjelasan mengenai apa itu lubang dan bagaimana ia bisa terbentuk bisa dibaca di sini dan di sini.

Lubang hitam supermasif di pusat galaksi M87. Satu dari dua lubang hitam yang berhasil dipotret untuk pertama kali. Image Credit: EHT

Tak lama setelah foto tersebut dirilis, banyak orang yang menganggap bahwa foto tersebut mirip dengan donat, eye of sauron, sampai mata kucing. Bahkan saat ini banyak bertebaran meme di jagat maya yang menyatakan hal serupa.

Jadi apa foto itu beneran foto lubang hitam atau mata kucing? Mari kita cari tahu!

Bagaimana kita memotret lubang hitam?

Singkatnya, kita tidak bisa. Karena lubang hitam tidak memancarkan atau memantulkan energi dalam bentuk apapun dan tidak ada (bahkan cahaya sekalipun) yang dapat keluar dari lubang hitam untuk dapat dideteksi dari bumi. Akan tetapi keberadaan lubang hitam dapat dideteksi melalui pengaruh medan gravitasinya terhadap benda angkasa lain.

Video time-lapse bintang yang mengorbit suatu objek yang tak nampak, lubang hitam supermasif di pusat galaksi Bima Sakti. Image Credit: ESO

Berarti foto yang kemarin hoax dong!

Eits, tunggu dulu. Jangan langsung menyimpulkan. Memang pada dasarnya lubang hitam itu invisible. Akan tetapi ketika ada suatu objek, misalnya bintang, berada cukup dekat dengan cakrawala peristiwa lubang hitam, bintang tersebut akan mengalami tidal disruption event. Itu adalah fenomena dimana bintang tersebut hancur karena gaya pasang surut yang sangat besar.

Seiring materi penyusun bintang tersebut jatuh ke dalam lubang hitam, materi-materi tersebut akan membentuk sesuatu bernama accretion disk, atau saya lebih suka menyebutnya sebagai cincin lubang hitam.

Materi-materi pada cincin lubang hitam akan mengorbit lubang hitam sebelum akhirnya kehilangan energi gravitasi dan jatuh dimakan lubang hitam. Materi tersebut akan bergesekan satu sama lain sehingga suhunya meningkat dan memancarkan gelombang elektromagnetik dalam berbagai panjang gelombang. Hal itulah yang memungkinkan kita untuk mengamati lubang hitam secara visual.

Baca juga:  Hilangnya teknologi akibat hantaman asteroid

Event Horizon Telescope

Event Horizon Telescope (EHT) merupakan sebuah proyek internasional yang bertujuan untuk mengamati lingkungan di sekitar lubang hitam supermasif Sagittarius A* dan lubang hitam supermasif di pusat galaksi M87. EHT terdiri dari 10 teleskop radio yang tersebar di beberapa lokasi di bumi dan saling terhubung satu sama lain sehingga tercipta sebuah teleskop virtual seukuran bumi.

EHT menggunakan metode interferometri untuk dapat memperoleh citra dari lubang hitam. Semua data yang bersesuaian yang dikumpulkan oleh setiap teleskop akan digabungkan untuk menghasilkan pola interferensi. Pola interferensi tersebut mengandung informasi mengenai lubang hitam yang diamati.

Akan tetapi karena jumlah teleskop pengumpul data masih terbilang sedikit dan tidak tersebar merata di permukaan bumi, banyak sekali informasi yang tak teramati. Untuk itulah EHT mengembangkan suatu algoritma yang dapat mengisi lubang-lubang informasi tersebut.

Singkatnya, cara kerja algoritma tersebut adalah dengan melakukan interpolasi dan ekstrapolasi data berdasarkan pola yang terbentuk dari data-data yang telah dikumpulkan. Kemudian algoritma tersebut memproses data-data tersebut untuk menjadi satu citra.

Namun terdapat banyak sekali kemungkinan citra yang dapat dihasilkan oleh algoritma tersebut berdasarkan data yang dikumpulkan. Lagi, hal tersebut karena data yang dikumpulkan masih terbilang sedikit. Oleh karena itu, dipilihlah satu (atau sekelompok) citra terbaik yang terlihat lebih masuk akal. Maksudnya masuk akal di sini adalah bentuk citra tersebut mendekati bentuk yang diprediksi oleh model matematika.

Dari beberapa kemungkinan citra, dipilih citra yang paling masuk akal. Image Credit: EHT

Nah kira-kira begitulah bagaimana kita bisa memotret lubang hitam.

Memahami Citra Lubang Hitam

Jadi itu bukan foto mata kucing kan?

Yups. Namun untuk lebih dapat memahami foto tersebut, kita harus tahu bagian-bagian dari lubang hitam.

Lubang hitam sejatinya bukanlah sebuah lubang. Ia merupakan suatu objek dengan massa jenis tak berhingga yang disebut singularitas. Disebut singularitas karena objek tersebut hanya berupa satu titik di dalam ruang (a single point in space) yang tak bervolume.

Baca juga:  Mengapa Langit Gelap Saat Malam Hari?

Di sekeliling singularitas terdapat daerah yang bernama event horizon atau cakrawala peristiwa. Daerah tersebutlah yang memberikan ciri khas suatu lubang hitam, yaitu hitam. Hal tersebut terjadi karena di dalam cakrawala peristiwa, medan gravitasi lubang hitam sangat besar dan bahkan cahaya pun tidak bisa lepas dari tarikan gravitasinya. Itulah sebabnya lubang hitam berwarna hitam. Jari-jari cakrawala peristiwa disebut Schwarzschild Radius.

Bagian-bagian lubang hitam. Image Credit: NASA

Kemudian ada accretion disk atau cincin lubang hitam yang telah dijelaskan sebelumnya. Bagian inilah yang banyak memancarkan gelombang elektromagnetik sehingga kita dapat memotret lubang hitam. Cincin lubang hitam mengorbit pada jarak tertentu dari singularitas dan disebut sebagai innermost stable circular orbit (ISCO) radius. Untuk lubang hitam tak berotasi, jari-jari ISCO berada pada tiga kali jari-jari cakrawala peristiwa.

Satu lagi adalah photon sphere, yang berada pada jarak sekitar 1,5 kali jari-jari cakrawala peristiwa. Ini merupakan daerah di mana foton dapat mengorbit lubang hitam! Bayangkan jika kamu berada pada daerah tersebut, maka kamu bisa melihat bagian belakang tubuhmu sendiri! How amazing! (Tapi jangan dicoba ya)

Sekarang coba lihat lagi foto lubang hitam (black hole) M87. Terdapat bagian gelap di tengah dan bagian terang yang mengelilingi bagian gelap tersebut. Di bagian gelap terdapat singularitas yang berada tepat di tengah dan cakrawala peristiwa yang mengelilinginya, dan bagian terang merupakan cincin lubang hitam dan sebagian kecil photon sphere.

Nah, sekarang sudah jelas kan kalau foto tersebut benar foto lubang hitam dan bukan foto mata kucing, eye of sauron, atau donat.

Stay curious, fellas!

Referensi

Perangkai kata yang selalu terpesona oleh semesta

Be the first to comment

Leave a Reply