Bagaimana lubang hitam dikesan? 1 Ogos 2019
Salah satu konsep yang paling dibincangkan di kalangan komuniti astrofizik adalah lubang hitam. Lubang hitam adalah suatu ruang di mana kehadiran graviti begitu ekstrem sehingga partikel yang bergerak pantas atau cahaya tidak dapat melarikan diri.
Oleh kerana lubang hitam tidak memancarkan cahaya yang boleh dilihat, ahli astronomi tidak dapat mengamati gambaran jelas tentang lubang hitam, oleh itu pengesanan lubang hitam telah lama menjadi mustahil – tetapi dengan kemajuan dalam teknologi vakum, ini tidak lagi berlaku.
Penemuan lubang hitam dengan pengesan gelombang graviti
Pada 10 April 2019, ahli astronomi berjaya mendapatkan imej pertama lubang hitam menggunakan Teleskop Horizon Acara (EHT). Dikuasakan oleh kerjasama antarabangsa, EHT adalah satu susunan berskala planet yang terdiri daripada lapan teleskop radio yang merakam radiasi elektromagnet dan menggabungkan pelbagai sumber hasil data radio menggunakan interferometri jalur sangat panjang (VLBI).
Terima kasih kepada EHT, bukti visual pertama bagi lubang hitam supermasif, serta bayangannya, telah ditunjukkan. Lubang hitam ini ditemui di galaksi Messier 87 dan terletak 55 juta tahun cahaya dari Bumi.
Penemuan itu menghasilkan pengesahan besar terhadap Teori Relativiti Umum Einstein. Ini menandakan kelahiran konsep lubang hitam, yang digambarkan sebagai "konsentrasi massa yang ekstrem dengan kesan graviti yang menelan bahan dan bahkan menjebak cahaya".
Pengesan gelombang graviti juga memainkan peranan penting dalam cara lubang hitam dikesan. Pada bulan Disember 2018, Observatori Gelombang Gravitasi Interferometer Laser (LIGO) dan interferometer Virgo mengumumkan empat penggabungan lubang hitam baru dan gelombang graviti yang dihasilkan daripada 10 penggabungan lubang hitam binari jisim bintang dan satu penggabungan bintang neutron.
Lubang hitam dan fluktuasi vakum
Kesan yang signifikan daripada penemuan lubang hitam baru-baru ini adalah pandangan baru terhadap Teori Radiasi Hawking. Ini meramalkan bahawa lubang hitam boleh mencipta dan memancarkan zarah sub-atom sehingga mereka kehabisan tenaga dan akhirnya menguap.
Dari perspektif kuantum, kewujudan lubang hitam menunjukkan bahawa vakum ruang tidak sepenuhnya kosong. Fluktuasi kuantum (juga dikenali sebagai fluktuasi keadaan vakum) adalah kemunculan sementara partikel berenergi dari ruang kosong. Ini membolehkan penciptaan pasangan zarah-antizarah dari zarah maya. Medan graviti yang kuat dari Lubang Hitam memisahkan fluktuasi ini kepada zarah-zarah keluar yang membentuk Radiasi Hawking.
Perdebatan saintifik tentang lubang hitam
Lubang hitam telah mencetuskan pelbagai perbincangan dan debat dalam komuniti saintifik. Salah satu perdebatan utama adalah mengenai keruntuhan vakum. Ini berdasarkan lubang hitam statik yang dipusatkan oleh gelembung yang 'nukleus', sama ada menggantikan lubang hitam dengan vakum sebenar atau nukleus gelembung statik. Hasilnya adalah lubang hitam residu yang dikelilingi oleh vakum sebenar. Ia dipercayai secara meluas bahawa 'gelembung' ini akhirnya akan mengambil alih alam semesta. Walau bagaimanapun, ini tidak mengambil kira medan graviti yang mungkin meningkatkan ketidakstabilan vakum akibat lubang hitam kecil yang bertindak sebagai biji nukleasi.
Lubang hitam dipusatkan oleh singulariti graviti. Ini adalah satu titik satu dimensi yang terdiri daripada ruang yang sangat kecil di mana graviti dan ketumpatan menjadi infiniti dan ruang-waktu melengkung. Ramai yang berpendapat bahawa apabila objek jatuh ke dalam lubang hitam dan mencapai singulariti, mereka diubah oleh pelbagai tarikan graviti. Ini mencabar teori Relativiti Umum yang menekankan kesan kuantum dalam kewujudan lubang hitam.
Walaupun teleskop memainkan peranan asas dalam cara lubang hitam dikesan, dengan teknologi vakum yang berkembang pesat, telah dicadangkan bahawa aplikasi dalam sains vakum seperti Large Hadron Collider (LHC) CERN boleh mengakibatkan penciptaan lubang hitam. Ini adalah disebabkan oleh zarah-zarah yang dihasilkan apabila pasangan proton bertembung. Pembentukan sedemikian akan mengesahkan teori bahawa alam semesta bukanlah empat dimensi, tetapi sebaliknya mempunyai dimensi lain.
Lubang hitam mengekalkan status yang tertentu sebagai sesuatu yang misteri dalam dunia fizik. Tetapi dengan pemerhatian terkini, serta kemajuan teknologi vakum yang dilihat dalam teleskop dan pengesan gelombang graviti, pemerhatian terhadap lubang hitam akan membolehkan penyelidik membuat ramalan dan penemuan baru tentang alam semesta dan asal-usulnya.
