Pertanyaan Besar Fisika: Apakah Lubang Hitam Berisi Energi Gelap?

Belum genap enam bulan yang lalu, para ilmuwan berbahagia karena berhasil mendapatkan foto pertama lubang hitam. Namun, apa yang ada di dalamnya masih menjadi sebuah misteri besar. Pandangan umum menyatakan bahwa lubang hitam mengandung titik singularitas, sebuah titik di mana ruang dan waktu menjadi lenyap. Baru-baru ini (28 Agustus 2019), dua fisikawan dari Universitas Hawai mempublikasikan sebuah paper pada jurnal The Astrophysical Journal yang menyatakan bahwa sebagian lubang hitam mungkin tidak berisi singularitas. Lalu apa isi dari lubang hitam yang mereka temukan tersebut? Simak uraian berikut.

Misteri percepatan laju pengembangan alam semesta

Tahun 1998, dunia fisika dikejutkan oleh penemuan dua tim yang meneliti laju pengembagan alam semesta. Awalnya mereka mengira bahwa seiring berjalannya waktu, laju pengembangan alam semesta akan semakin melambat. Ternyata bukan hal itu yang mereka temukan. Alam semesta semakin lama justru mengembang semakin cepat. Seolah-olah ada energi misterius yang mendorongnya melawan tarikan gravitasi. Energi misterius inilah yang sampai sekarang dikenal dengan nama energi gelap (dark energy).

nobel dark
Penerima Nobel fisika percepatan pengembangan alam semesta (Sumber: cosmicview.qwriting.qc.cuny.edu)

Secara matematis, energi gelap ini diwakili oleh konstanta kosmologis yang ada dalam persamaan Einstein tentang ruang, waktu, dan gravitasi. Dari sinilah para fisikawan kemudian menafsirkan bahwa energi gelap adalah energi yang dimiliki oleh ruang hampa. Energi gelap memiliki kerapatan yang selalu tetap. Artinya, seiring dengan mengembangnya alam semesta, jumlah energi gelap akan semakin bertambah. Bertambahnya jumlah energi gelap ini pada gilirannya akan mempercepat laju pengembangan alam semesta.

Energi gelap membentuk lubang hitam

Misteri energi gelap muncul saat masih ada lagi misteri besar lain yang belum terpecahkan, yakni misteri lubang hitam. Apa isi dari lubang hitam merupakan pertanyaan besar yang mengusik pikiran para fisikawan. Mungkinkah dua misteri ini saling berhubungan satu sama lain? Seandainya iya maka ini merupakan hal yang menarik.

Tahun 2002, Pawel Mazur dan Emil Mottola mengusulkan skenario lain dari proses kematian bintang besar. Umumnya, bintang besar yang telah padam akan runtuh menjadi lubang hitam. Di jantung lubang hitam ini bersemayam titik singularitas, tempat lenyapnya ruang dan waktu. Namun, dua fisikawan Amerika ini mengatakan bahwa ada kemungkinan titik singularitas itu tidak terbentuk. Apa yang terbentuk adalah sebuah objek yang mirip dengan lubang hitam tetapi sebenarnya bukan, sebab isinya berbeda. Mereka menyebutnya “Gravastar” yang merupakan singkatan dari gravitational vacuum star. Jika dilihat dari luar, gravastar tampak sama dengan lubang hitam. Bagian dalamnya yang berbeda. Sementara lubang hitam berisi titik singularitas, gravastar berisi energi gelap.

gravastar
Gravastar (Sumber: media.eurekalert.org)

Sayangnya teori ini tidak begitu populer. Apalagi setelah LIGO berhasil mendeteksi gelombang gravitasi pada tahun 2015. Meskipun tampak sama, tumbukan lubang hitam dan tumbukan gravastar akan menghasilkan pola gelombang gravitasi yang berbeda. Fisikawan kemudian memodelkan pola gelombang gravitasi yang akan terbentuk jika yang bertumbukan itu adalah dua gravastar. Ternyata hasilnya tidak cocok. Apa yang diamati oleh LIGO tersebut memang tumbukan dua buah lubang hitam, bukan gravastar.

Baca juga:

Dukungan dari kosmologi

Tidak cocoknya pola gelombang gravitasi dari tumbukan dua gravastar dengan data LIGO hanya menunjukkan bahwa apa yang mereka amati bukan gravastar, tetapi tidak membuktikan bahwa gravastar itu tidak mungkin ada. Potensi akan keberadaan objek astrofisika yang satu ini masih belum bisa disingkirkan sepenuhnya. Justru sebaliknya, Croker dan Weiner, dua fisikawan dari Universitas Hawai ini memberikan dukungan bagi gravastar.

Gravastar merupakan salah satu contoh dari apa yang disebut dengan GEODE (GEneric Object of Dark Energy). Sementara energi gelap memainkan peran penting bagi dinamika alam semesta, objek-objek kecil seperti lubang hitam atau gravastar tidak. Mereka terlalu kecil di mata alam semesta. Ibarat butiran pasir di pantai, tidak pernah dipedulikan. Yang kita pedulikan adalah pasir secara keseluruhan, bukan butiran-butirannya. Ini merupakan asumsi dasar dalam kosmologi yang sudah kita yakini selama delapan puluh tahun.

Croker dan Weiner menunjukkan bahwa asumsi ini tidak sepenuhnya benar. Objek-objek massif yang ukurannya hanya sebesar Jakarta bisa mempengaruhi dinamika alam semesta. Mereka melakukan perhitungan dengan mengandaikan bahwa jika sebagian kecil bintang-bintang di alam semesta ini runtuh membentuk GEODE dan bukan lubang hitam, kira-kira apa yang akan terjadi dengan alam semesta. Hasilnya cukup mengejutkan. Alam semesta mengembang dengan laju pengembangan sama seperti yang teramati saat ini.

Tidak berhenti sampai di situ, Croker dan Weiner juga mengaplikasikan model mereka ke gelombang gravitasi yang dideteksi oleh LIGO. Ternyata hasilnya juga cocok. Bahkan lebih cocok jika dibandingkan dengan teori tumbukan dua lubang hitam. Menurut mereka, keberadaan GEODE akan menjelaskan cukup banyak fenomena alam semesta yang saat ini belum memiliki penjelasan yang memadai.

REFERENSI:

[1] Pawel O. Mazur, Emil Mottola. Gravitational Condensate Stars: An Alternative to Black Holes. arXiv:gr-qc/0109035v5

[2] Cecilia Chirenti et al. Did GW150914 Produce A Rotating Gravastar? Physical Review D, 2016

[3] K.S. Croker, J.L. Weiner. Implication of Symmetry and Pressure in Friedmann Cosmology. I. Formalism. The Astrophysical Journal, 2019; 882

Wahyu Norrudin

Mahasiswa fisika UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta
Wahyu Norrudin
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *