Lubang hitam adalah objek astronomi yang memiliki tarikan gravitasi yang sangat kuat sehingga tidak ada benda apa pun, bahkan cahaya, yang dapat lolos darinya. Permukaan lubang hitam yang disebut cakrawala peristiwa menentukan batas di mana kecepatan yang dibutuhkan untuk keluar dari lubang hitam melebihi kecepatan cahaya yang merupakan batas kecepatan kosmos. Materi dan radiasi jatuh, namun tidak dapat keluar.
Dua kelas utama lubang hitam telah diamati secara ekstensif. Lubang hitam bermassa bintang dengan massa tiga hingga puluhan kali massa Matahari tersebar di seluruh galaksi Bima Sakti kita, sementara monster supermasif dengan berat 100.000 hingga miliaran massa Matahari ditemukan di pusat sebagian besar galaksi besar, termasuk galaksi kita.
Para astronom telah lama mencurigai adanya kelas di antara lubang hitam yang disebut lubang hitam bermassa menengah, yang berbobot 100 hingga lebih dari 10.000 massa matahari. Meskipun beberapa kandidat telah diidentifikasi dengan bukti tidak langsung, contoh yang paling meyakinkan hingga saat ini terjadi pada tanggal 21 Mei 2019, ketika Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) milik National Science Foundation berlokasi di Livingston, Louisiana, dan Hanford, Washington, mendeteksi gelombang gravitasi dari penggabungan dua lubang hitam bermassa bintang. Peristiwa yang diberi nama GW190521 ini menghasilkan lubang hitam berbobot 142 Matahari.
Lubang hitam bermassa bintang terbentuk ketika sebuah bintang dengan massa lebih dari 20 massa matahari menghabiskan bahan bakar nuklir di intinya dan runtuh karena beratnya sendiri. Keruntuhan tersebut memicu ledakan supernova yang menghancurkan lapisan luar bintang. Namun jika inti yang hancur tersebut mengandung lebih dari tiga kali massa Matahari, tidak ada kekuatan yang dapat menghentikan keruntuhannya menjadi lubang hitam. Asal muasal lubang hitam supermasif masih kurang dipahami dan masih menjadi misteri Lubang Hitam yang belum terjawab, namun kita tahu bahwa lubang hitam tersebut sudah ada sejak awal masa hidup sebuah galaksi.
Setelah lahir, lubang hitam dapat tumbuh dengan mengumpulkan materi yang jatuh ke dalamnya, termasuk gas yang diambil dari bintang tetangga dan bahkan lubang hitam lainnya.
Pada tahun 2019, para astronom yang menggunakan Event Horizon Telescope (EHT), sebuah kolaborasi internasional yang menghubungkan delapan teleskop radio berbasis darat ke dalam satu piringan seukuran Bumi. Menangkap gambar lubang hitam untuk pertama kalinya.
Ia tampak sebagai lingkaran hitam yang disiluet oleh piringan materi panas dan bercahaya yang mengorbit. Lubang hitam supermasif terletak di jantung galaksi bernama M87, berjarak sekitar 55 juta tahun cahaya, dan beratnya lebih dari 6 miliar massa matahari. Cakrawala peristiwanya meluas hingga mencakup sebagian besar tata surya kita hingga melampaui planet-planet.
Penemuan penting lainnya terkait lubang hitam terjadi pada tahun 2015 ketika para ilmuwan pertama kali mendeteksi gelombang gravitasi, riak dalam struktur ruang-waktu yang diprediksi satu abad sebelumnya oleh teori relativitas umum Albert Einstein. LIGO mendeteksi gelombang dari peristiwa yang disebut GW150914, di mana dua lubang hitam yang mengorbit saling berputar dan bergabung 1,3 miliar tahun yang lalu. Sejak itu, LIGO dan fasilitas lainnya telah mengamati banyak penggabungan lubang hitam melalui gelombang gravitasi yang dihasilkannya.
Ini adalah metode baru yang menarik, namun para astronom telah mempelajari lubang hitam melalui berbagai bentuk cahaya yang dipancarkannya selama beberapa dekade. Meskipun cahaya tidak dapat lepas dari cakrawala peristiwa lubang hitam, gaya pasang surut yang sangat besar di sekitarnya menyebabkan materi di dekatnya memanas hingga jutaan derajat dan memancarkan gelombang radio dan sinar-X.
Beberapa material yang mengorbit lebih dekat ke cakrawala peristiwa mungkin terlempar keluar, membentuk pancaran partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya yang memancarkan radio, sinar-X, dan sinar gamma. Jet dari lubang hitam supermasif dapat menjangkau ratusan ribu tahun cahaya ke luar angkasa.
