Pada Februari 2023, detektor neutrino bawah laut bernama KM3NeT, yang tersembunyi jauh di dasar laut Mediterania, menangkap sesuatu yang luar biasa: sebuah partikel berenergi sangat tinggi, datang entah dari mana di alam semesta.
Sinyal ini, yang kemudian diberi nama KM3–230213A langsung memicu perdebatan di kalangan ilmuwan. Dari mana datangnya partikel kosmik sekuat itu? Apa yang bisa menciptakan energi sebesar itu di jagat raya?
Dalam makalah berjudul “Could the KM3–230213A Event Be Caused by an Evaporating Primordial Black Hole?” yang diterbitkan di Physical Review D (2025), dua fisikawan, Andrea Boccia dan Fabio Iocco, mengajukan gagasan yang menakjubkan: mungkin, sinyal itu datang dari lubang hitam purba sebuah lubang hitam kecil yang terbentuk sesaat setelah Big Bang, dan kini sedang menguap di ruang angkasa.
Baca juga artikel tentang: S1094b: Jejak Tumbukan Raksasa dan Es Tersembunyi di Mars
Benarkah Ada Lubang Hitam yang Menguap?
Kebanyakan dari kita mengenal lubang hitam sebagai “monster kosmik” yang menelan segalanya, termasuk cahaya. Tapi, pada tahun 1974, Stephen Hawking membuat prediksi yang mengguncang dunia sains: lubang hitam sebenarnya bisa menguap.
Melalui proses yang disebut radiasi Hawking, lubang hitam perlahan kehilangan energi dalam bentuk partikel. Proses ini sangat lambat untuk lubang hitam besar, tetapi sangat cepat untuk yang kecil.
Semakin kecil massanya, semakin cepat ia menguap, hingga akhirnya meledak dalam semburan energi luar biasa. Ledakan inilah yang mungkin terekam oleh detektor KM3NeT.
Lubang Hitam Purba: Sisa dari Alam Semesta Awal
Namun, lubang hitam seperti ini tidak terbentuk dari bintang seperti biasanya.
Menurut teori, lubang hitam purba (Primordial Black Holes, PBHs) terbentuk hanya beberapa saat setelah Big Bang ketika alam semesta masih berupa lautan energi panas dan padat.
Dalam kondisi ekstrem itu, sedikit ketidakseimbangan kepadatan bisa membuat sebagian kecil materi runtuh ke dalam dirinya sendiri dan membentuk lubang hitam mini.
Beberapa mungkin hanya sebesar gunung, atau bahkan seberat mobil, tapi tetap memiliki gravitasi luar biasa padat.
Jika lubang hitam-lubang hitam purba ini memang ada, mereka mungkin sudah menguap sepenuhnya miliaran tahun lalu.
Namun, Boccia dan Iocco menemukan alasan mengapa beberapa di antaranya bisa bertahan sampai hari ini.
“Beban Memori” yang Memperlambat Penguapan
Inilah bagian paling menarik dari penelitian mereka. Fisikawan modern kini sedang mempelajari efek kuantum yang disebut “memory burden” atau beban memori, yang mungkin memperlambat proses penguapan lubang hitam.
Apa maksudnya?
Setiap kali lubang hitam memancarkan radiasi Hawking, ia “kehilangan” sedikit informasi tentang partikel yang menyusunnya. Namun, menurut beberapa teori kuantum, informasi itu tidak bisa hilang begitu saja, ia harus tetap “tersimpan” di dalam struktur lubang hitam.
Akibatnya, lubang hitam membawa “beban memori” yang semakin berat seiring waktu, yang dapat memperlambat laju penguapannya.
Dengan efek ini, lubang hitam purba yang massanya sangat kecil (sekitar 10⁷ gram atau seberat sebuah gunung kecil) mungkin masih ada hingga sekarang, padahal seharusnya sudah lama lenyap.
Energi Luar Biasa dari KM3–230213A
Peristiwa KM3–230213A yang diamati oleh detektor KM3NeT melibatkan partikel neutrino dengan energi luar biasa besar, antara 100 hingga 800 PeV (peta-elektronvolt) level energi yang sangat sulit dijelaskan oleh fenomena astrofisika biasa seperti supernova atau jet galaksi.
Para peneliti kemudian menghitung: untuk menghasilkan partikel dengan energi sebesar itu, sumbernya harus sangat kecil dan sangat panas dan satu-satunya objek yang cocok dengan deskripsi itu adalah lubang hitam purba yang sedang menguap.
Lubang hitam dengan massa sekitar 10⁷ gram (sekitar 10 ribu ton) bisa memancarkan energi sebesar itu pada detik-detik terakhir hidupnya, sebelum benar-benar menguap habis. Namun, lubang hitam sekecil ini seharusnya hidupnya sangat singkat, hanya 10⁻⁵ detik. Jadi bagaimana mungkin masih ada di era modern alam semesta?
Jawabannya kembali ke efek memory burden tadi: jika efek kuantum itu benar, umur lubang hitam bisa memanjang hingga setara atau melebihi umur alam semesta (sekitar 13,8 miliar tahun).
Dengan kata lain, beberapa lubang hitam purba bisa saja masih “hidup” sekarang dan salah satunya mungkin baru saja kita deteksi.
Menelusuri Jejak Lubang Hitam Purba
Boccia dan Iocco tidak hanya menjelaskan kemungkinan ini secara teoritis, tapi juga menghitung berapa banyak peristiwa serupa yang seharusnya bisa terjadi di alam semesta jika skenario mereka benar.
Mereka memperkirakan bahwa lubang hitam purba berukuran kecil itu mungkin masih menyumbang sebagian kecil dari materi gelap (dark matter) bahan misterius yang membentuk sekitar 27% isi alam semesta, tapi belum pernah terdeteksi langsung.
Jika benar, maka setiap kali salah satu lubang hitam purba ini akhirnya menguap, ia akan memancarkan semburan partikel berenergi tinggi, seperti neutrino yang bisa kita tangkap di Bumi.
Dan kejadian seperti KM3–230213A bisa jadi bukan yang terakhir. Mereka memprediksi bahwa peristiwa serupa akan terus terjadi, dan eksperimen neutrino masa depan seperti KM3NeT dan IceCube dapat mendeteksinya dalam beberapa tahun mendatang.
Apa Artinya Jika Hipotesis Ini Benar
Jika benar sinyal KM3–230213A berasal dari lubang hitam purba yang menguap, maka ini akan menjadi penemuan revolusioner di fisika modern.
Artinya:
- Kita akan memiliki bukti pertama eksistensi lubang hitam primordial, sisa langsung dari era Big Bang.
- Kita akan memahami bahwa radiasi Hawking benar-benar nyata bukan hanya teori.
- Dan mungkin, kita akan mendapatkan petunjuk awal tentang fisika kuantum gravitasi, jembatan yang selama ini hilang antara teori Einstein dan mekanika kuantum.
Selain itu, konsep memory burden akan membuka bab baru dalam kosmologi teoretis. Jika lubang hitam bisa “mengingat” informasi dan itu memengaruhi evolusinya, maka alam semesta mungkin menyimpan ingatan tentang masa lalunya dalam struktur paling ekstrem: lubang hitam.
Detektor Neutrino: Telinga Alam Semesta
KM3NeT, tempat asal data ini, adalah proyek raksasa di dasar Laut Tengah. Terdiri dari ribuan sensor optik yang mendeteksi cahaya samar (Cherenkov light) yang muncul ketika neutrino berenergi tinggi menembus air laut.
Neutrino sendiri adalah partikel hampir tak bermassa yang bisa menembus seluruh Bumi tanpa terganggu. Mereka membawa pesan dari tempat-tempat paling ekstrem di alam semesta dari inti supernova, jet galaksi, hingga mungkin lubang hitam purba yang meledak.
Dengan meningkatnya sensitivitas detektor ini (dan versi masa depan seperti IceCube-Gen2), para ilmuwan berharap bisa mengonfirmasi atau membantah hipotesis Boccia dan Iocco dalam waktu dekat.
Penelitian ini mengingatkan kita bahwa bahkan setelah miliaran tahun, jejak dari masa kelahiran alam semesta masih bisa kita dengar hari ini, bukan dalam bentuk cahaya, tapi dalam partikel hantu yang melintasi ruang dan waktu.
Jika benar KM3–230213A berasal dari lubang hitam purba yang sedang menguap, maka kita baru saja menyaksikan pesan terakhir dari objek yang lahir bersama alam semesta itu sendiri.
Mungkin, di tengah kegelapan kosmik, ada ribuan lubang hitam purba lain yang menunggu giliran untuk “berbisik” kepada kita dan sains modern akhirnya punya telinga untuk mendengarnya.
Baca juga artikel tentang: Simfoni Plasma dari Kutub Utara Jupiter: Nada-Nada Aneh dari Alam Semesta
REFERENSI:
Boccia, Andrea & Iocco, Fabio. 2025. Could the KM3–230213A event be caused by an evaporating primordial black hole?. Physical Review D 112 (6), 063045.
