Misteri lubang hitam masih menjadi salah satu fenomena paling menarik dan paling sedikit dipahami di alam semesta. Benda-benda langit ini mempunyai massa yang sangat besar sehingga cahaya pun tidak dapat lepas dari gravitasinya, itulah sebabnya dinamakan demikian. Namun lebih dari itu, hukum relativitas umum yang menjadi dasar fisika modern gagal ketika mencoba memahami lubang hitam. Itu karena ketika gravitasi dan massa menjadi tak terhingga, persamaan yang kita gunakan untuk memahaminya tidak lagi berfungsi.
Ketika para ilmuwan meningkatkan pemahaman mereka tentang fisika kuantum, semakin mungkin untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara kerja lubang hitam. Selain itu teknologi yang kita gunakan untuk mengamati ruang fisik secara langsung semakin maju dan memberikan lebih banyak informasi kepada para ilmuwan untuk dikerjakan, seperti gelombang gravitasi yang pertama kali tercatat pada tahun 2016.
Meskipun kemajuan ini membantu menciptakan dan menyempurnakan teori baru tentang sifat lubang hitam, kemajuan tersebut belum cukup untuk membuktikan sebagian besar teori ini. Masih banyak yang belum kita ketahui tentang misteri lubang hitam terutama jika menyangkut singularitas yang berada di luar cakrawala peristiwanya. Bahkan beberapa pertanyaan sederhana tentang misteri lubang hitam yang masih belum terjawab.
Apakah ada lubang hitam mikro?
Ahli astrofisika mengetahui bahwa lubang hitam dapat bervariasi ukurannya. Lubang hitam terdekat dengan Bumi juga merupakan lubang hitam terkecil yang tercatat: tiga kali ukuran Matahari kita. Meskipun tidak terlalu kecil, ia jauh lebih kecil dibandingkan lubang hitam lainnya, termasuk lubang hitam supermasif di pusat galaksi Phoenix A. Lubang hitam tersebut diperkirakan merupakan lubang hitam terbesar yang pernah diketahui, dan berukuran 100 miliar kali ukuran Matahari.
Seberapa kecilnya lubang hitam adalah sesuatu yang belum dapat ditentukan secara ilmiah. Banyak fisikawan percaya namun belum membuktikan bahwa lubang hitam mikro seukuran inti atom mungkin pernah ada. Karena lubang hitam sangat padat dan lubang hitam mikro yang lebih kecil dari atom pun bisa memiliki massa beberapa miliar ton setara dengan ukuran asteroid kecil. Lubang hitam mikro mungkin relatif umum terjadi pada masa-masa awal alam semesta tak lama setelah Big Bang.
Namun mekanika kuantum menunjukkan bahwa lubang hitam sebenarnya menghilang seiring berjalannya waktu dan lubang hitam terkecil akan menguap terlebih dahulu. Meskipun sebagian besar fisikawan saat ini percaya bahwa lubang hitam mikro akan terlalu sulit atau tidak mungkin terbentuk secara alami saat ini, tidak diketahui apakah lubang hitam mikro dari miliaran tahun yang lalu masih beredar di suatu tempat, atau apakah semuanya sudah menghilang sekarang. Para ilmuwan mungkin saja akhirnya menciptakan lubang hitam mikroskopis, jadi mungkin kita akan mengetahuinya suatu hari nanti.
Apa penyebab lubang hitam supermasif?
Meskipun lubang hitam mikro bersifat teoritis, para ilmuwan yakin bahwa lubang hitam supermasif memang ada dan sulit untuk dideteksi. Berdasarkan definisinya, lubang hitam tidak mungkin terlihat karena cahaya tidak dapat lepas dari gravitasinya yang kuat. Namun kita dapat menentukan ukuran kasar dan lokasi lubang hitam berdasarkan material yang ditarik ke arahnya yang belum melewati cakrawala peristiwanya. Dari situlah kita mengetahui bahwa lubang hitam supermasif, Sagitarius A* terletak di pusat galaksi Bima Sakti kita.
Namun bagaimana lubang hitam supermasif terbentuk masih menjadi misteri bagi para ilmuwan. Kebanyakan lubang hitam berukuran normal terbentuk setelah kematian bintang. Bintang-bintang sekarat ini meledak dengan keras dan meledak menjadi supernova yang dahsyat. Namun tidak ada bintang yang cukup besar untuk menciptakan lubang hitam supermasif jika meledak.
Lubang hitam supermasif berukuran lebih besar dari lubang hitam rata-rata. Beberapa ilmuwan berteori bahwa lubang hitam terbentuk dari tumbukan galaksi-galaksi raksasa, namun ilmuwan lain berpendapat bahwa alam semesta belum cukup umur untuk memungkinkan lubang hitam menjadi sebesar lubang hitam dengan cara ini. Teori lain menyatakan bahwa lubang hitam supermasif muncul selama atau segera setelah Big Bang, sebelum bintang dan galaksi terbentuk dari debu galaksi. Namun semakin jauh kita kembali ke masa lalu, semakin sulit untuk mengamati data dan membuktikan atau menyangkal teori dengan bukti yang kuat.
Bagaimana rasanya berada di dalam lubang hitam?
Begitu sesuatu melintasi cakrawala peristiwa atau titik gravitasi yang tidak bisa kembali lagi dari lubang hitam, ia tidak akan pernah keluar lagi. Itu sebabnya kita hanya tahu sedikit tentang apa yang terjadi di dalam lubang hitam. Fisikawan dapat berteori tentang apa yang terjadi di luar cakrawala peristiwa, namun tidak ada cara untuk mengamati apa yang terjadi untuk mengumpulkan bukti langsung. Bahkan ilmu fisika yang digunakan untuk membuat teori-teori tersebut tidak memadai karena lubang hitam pada intinya sangat padat sehingga hukum fisika seperti yang kita pahami saat ini mulai tidak berlaku.
Bahkan apa yang terjadi pada suatu objek di cakrawala peristiwa masih belum jelas. Spaghettifikasi adalah salah satu teori yang populer namun belum terbukti. Karena gravitasi lebih kuat di dekat lubang hitam, bagian objek yang paling dekat dengan cakrawala peristiwa menjadi meregang seperti spageti. Teori lain yang belum terbukti adalah bahwa lubang hitam dikelilingi oleh dinding energi yang diciptakan oleh partikel-partikel yang memutuskan keterikatan kuantum satu sama lain.
Adapun bagian terdalam lubang hitam, bagaimana informasi, massa, dan bahkan fungsi waktu tidak diketahui. Karena gravitasi membengkokkan ruangwaktu dan hampir tak terbatas di dalam lubang hitam, hukum fisika biasa tidak cukup bagi kita untuk memahami secara pasti apa yang terjadi di sana. Meskipun sulit untuk memahami fakta ini, semua waktu mungkin terjadi sekaligus di dalam lubang hitam.
Apakah radiasi Hawking itu ada?
Untuk waktu yang lama para ilmuwan berasumsi bahwa lubang hitam bersifat permanen. Karena melewati cakrawala peristiwa adalah perjalanan satu arah dan tidak ada yang bisa lepas dari gravitasi lubang hitam, semua massa dan informasi akan tetap berada di sana selamanya. Namun di antara banyak prestasinya, fisikawan terkenal Stephen Hawking menemukan bahwa lubang hitam pada akhirnya menguap meski sangat lambat. Meskipun tidak mungkin dilakukan dalam fisika Einstein tradisional, fisika kuantum memungkinkan sejumlah kecil radiasi dan partikel keluar dari lubang hitam di cakrawala peristiwa.
Radiasi ini sekarang disebut radiasi Hawking, kecil namun konstan. Pada akhirnya lubang hitam akan kehilangan massanya dengan cara ini sebelum menghilang sepenuhnya. Setidaknya itulah teorinya meskipun beberapa pengamat mengklaim telah mencatat radiasi Hawking dalam eksperimen laboratorium, keberadaannya menyebabkan sesuatu yang disebut paradoks informasi lubang hitam. Radiasi Hawking tidak membawa informasi, jadi kemana perginya semua informasi yang diserapnya selama miliaran tahun ketika lubang hitam menghilang? Sampai para ilmuwan mengembangkan teori fisika yang lebih baik khususnya gravitasi yang dapat menjelaskan paradoks ini, radiasi Hawking secara teknis masih belum terbukti meskipun tampaknya semakin besar kemungkinannya untuk ada.
Bagaimana lubang hitam bisa mati?
Meskipun radiasi Hawking semakin diterima secara luas oleh ahli astrofisika, masih belum jelas bagaimana lubang hitam mati saat menguap. Masalahnya seperti halnya banyak orang lain ketika mencoba mencari tahu lubang hitam adalah bahwa pemahaman kita tentang fisika dan gravitasi kuantum saat ini tidak cukup canggih untuk menjelaskan apa yang bisa terjadi jika lubang hitam melepaskan hampir seluruh massanya melalui radiasi Hawking. Salah satu kemungkinannya adalah ia meninggalkan bongkahan massa mikroskopis yang tidak lagi cukup padat untuk menghasilkan cakrawala peristiwa. Tanpa cakrawala peristiwa, secara teknis para ilmuwan dapat memeriksa semua informasi yang diserap lubang hitam selama masa hidupnya.
Teori lain adalah bahwa lubang hitam kehilangan cakrawala peristiwanya tetapi tidak kehilangan singularitasnya, pusat lubang hitam yang kepadatan dan gravitasinya tidak terbatas. Jika itu masalahnya maka kurangnya cakrawala peristiwa akan memungkinkan para ilmuwan mengamati singularitas yang menurut hukum relativitas umum tidak mungkin dilakukan. Melihat singularitas telanjang pada akhirnya akan memungkinkan para dokter untuk mengamati secara langsung dan memahami gravitasi kuantum dengan lebih baik, namun hingga saat itu penjelasan apa pun tentang apa yang terjadi ketika lubang hitam mati akan tetap bersifat teoretis.
