Albert Einstein, seorang fisikawan jenius abad ke-20, pernah menyatakan bahwa massa yang berputar dapat memutar ruang-waktu di sekitarnya. Pernyataan ini, yang menjadi bagian dari teori relativitas umum, telah memicu rasa penasaran ilmuwan selama lebih dari satu abad. Namun, membuktikan fenomena ini secara langsung di alam semesta bukanlah hal yang mudah. Kini, berkat pengamatan mendalam terhadap lubang hitam supermasif yang melahap bintang, para astronom akhirnya berhasil menangkap bukti nyata dari efek tersebut.
Ketika Sebuah Bintang Terlalu Dekat dengan Lubang Hitam
Fenomena yang diamati ini disebut sebagai Tidal Disruption Event (TDE) atau peristiwa gangguan pasang surut. Dalam kasus ini, sebuah bintang yang terlalu dekat dengan lubang hitam supermasif bernama AT2020afhd dihancurkan oleh gaya gravitasi ekstrem. Sebagian materi bintang tersebut membentuk cakram akresi di sekitar lubang hitam, sementara sebagian lainnya ditembakkan keluar dalam bentuk jet materi yang bergerak hampir secepat cahaya.
Keunikan dari pengamatan ini adalah adanya pola berulang dalam emisi sinar-X dan gelombang radio yang berasal dari cakram akresi dan jet tersebut. Para peneliti menemukan bahwa pola ini terjadi setiap 20 hari, menunjukkan adanya gerakan sinkron antara cakram dan jet. Fenomena ini sesuai dengan prediksi efek frame-dragging, di mana ruang-waktu di sekitar lubang hitam yang berputar ikut terpelintir.
Bukti Nyata dari Ruang-Waktu yang Berputar
Penemuan ini merupakan hasil kolaborasi antara Observatorium Astronomi Nasional dari Akademi Ilmu Pengetahuan China dan Universitas Cardiff. Dengan menggunakan data sinar-X dari Observatorium Swift milik NASA serta pengamatan radio dari Karl G. Jansky Very Large Array, para ilmuwan berhasil memodelkan pola gerakan cakram akresi dan jet.
Menurut Cosimo Inserra, salah satu penulis studi ini, hasil tersebut merupakan bukti paling meyakinkan dari fenomena Lense-Thirring precession. Fenomena ini menggambarkan bagaimana lubang hitam yang berputar dapat menyeret ruang-waktu di sekitarnya, mirip seperti pusaran air yang terbentuk di sekitar benda berputar dalam air.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa lubang hitam tidak hanya menarik materi di sekitarnya, tetapi juga memengaruhi ruang-waktu itu sendiri,” ujar Inserra. “Ini adalah momen penting dalam memahami bagaimana lubang hitam memengaruhi lingkungan kosmiknya.”
Mengintip Cara Kerja Relativitas Umum
Konsep frame-dragging pertama kali diperkenalkan oleh Josef Lense dan Hans Thirring pada tahun 1918, berdasarkan prediksi Einstein. Dalam teori ini, massa yang berotasi akan menarik ruang-waktu di sekitarnya, menciptakan efek gravitasi yang memengaruhi gerakan benda-benda di sekitarnya. Pada lubang hitam, di mana gravitasi dan rotasi mencapai ekstrem, efek ini menjadi sangat dramatis.
Dalam kasus AT2020afhd, sinkronisasi antara emisi sinar-X dari cakram akresi dan emisi radio dari jet menunjukkan bahwa kedua struktur ini dipengaruhi oleh geometri ruang-waktu yang sama. Dengan kata lain, gerakan mereka dikendalikan oleh putaran lubang hitam yang menyeret ruang-waktu.
Penemuan ini tidak hanya mengonfirmasi prediksi teori relativitas umum, tetapi juga membuka wawasan baru tentang mekanisme fisika energi tinggi. “Dengan menunjukkan bahwa lubang hitam dapat menyeret ruang-waktu dan menciptakan efek frame-dragging, kita juga mulai memahami bagaimana proses ini bekerja,” tambah Inserra.
Spektroskopi: Membaca Jejak Ruang-Waktu
Selain menganalisis pola waktu, para peneliti juga menggunakan spektroskopi elektromagnetik untuk mempelajari komposisi dan geometri materi di sekitar lubang hitam. Garis spektral dan bentuk kontinum memberikan petunjuk tentang struktur cakram akresi dan lingkungan jet.
Pendekatan multi-instrumental ini sangat penting karena sinar-X melacak wilayah terdalam dan terpanas dari aliran materi, sementara gelombang radio mengungkapkan kejut jet di area yang lebih jauh. Fakta bahwa kedua jenis emisi ini menunjukkan pola yang sama memperkuat hubungan kausal antara gerakan mereka dan efek frame-dragging.
Implikasi untuk Fisika Lubang Hitam
Penemuan Lense-Thirring precession dalam kasus TDE ini memiliki implikasi besar bagi studi fisika lubang hitam. Dengan memahami pola preesi ini, para ilmuwan dapat mengukur kecepatan putaran lubang hitam, menentukan viskositas dan ketebalan cakram akresi, serta menguji model peluncuran jet yang melibatkan medan magnet dalam ruang-waktu yang terpelintir.
Karena preesi bergantung pada rotasi, massa, dan geometri lubang hitam, pengamatan TDE yang berulang dengan tanda-tanda periodik yang jelas dapat menjadi laboratorium alami untuk memetakan objek-objek paling ekstrem di alam semesta.
Sebagian besar TDE yang diamati sejauh ini menunjukkan kurva cahaya radio yang relatif stabil. Namun, AT2020afhd menampilkan variabilitas jangka pendek yang koheren. Hal ini menunjukkan bahwa kampanye pengamatan multi-band yang terkoordinasi sangat penting untuk menemukan lebih banyak kandidat frame-dragging di masa depan.
Menonton Lubang Hitam Mengaduk Ruang-Waktu
Penemuan ini adalah bukti nyata dari kejeniusan teori Einstein yang telah bertahan lebih dari satu abad. “Ini adalah hadiah nyata bagi para fisikawan saat kita mengonfirmasi prediksi yang dibuat lebih dari seratus tahun lalu,” kata Inserra.
Fenomena AT2020afhd memberikan gambaran unik tentang bagaimana lubang hitam tidak hanya melahap materi tetapi juga mengaduk ruang-waktu itu sendiri. Dengan setiap siklus 20 hari, alam semesta memberikan bukti bahwa relativitas umum benar-benar berlaku bahkan dalam kondisi paling ekstrem.
Melalui pengamatan ini, para astronom tidak hanya menyaksikan lubang hitam “makan”. Mereka menyaksikan bagaimana ia memengaruhi kain dasar alam semesta, membuka jalan bagi pemahaman lebih dalam tentang fisika energi tinggi dan objek-objek luar biasa di kosmos. Lubang hitam kini bukan hanya misteri gelap; mereka adalah laboratorium alami untuk menguji batas-batas hukum fisika.