Black Holes

Lubang hitam

Lubang hitam adalah sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar. Gaya gravitasi yang sangat besar ini mencegah apa pun lolos darinya kecuali melalui perilaku terowongan kuantum. Medan gravitasi begitu kuat sehingga 8kecepatan lepas di dekatnya mendekati kecepatan cahaya. Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektromagnetik yang dapat lolos dari gravitasinya, bahkan cahaya hanya dapat masuk tetapi tidak dapat keluar atau melewatinya, dari sini diperoleh kata "hitam". Istilah "lubang hitam" telah tersebar luas, meskipun ia tidak menunjuk ke sebuah lubang dalam arti biasa, tetapi merupakan sebuah wilayah di angkasa di mana semua tidak dapat kembali. Secara teoritis, lubang hitam dapat memliki ukuran apa pun, dari mikroskopik sampai ke ukuran alam raya yang dapat diamati.

Landasan Teori

Lukisan rekaan dari lubang hitam di depan galaksi Bima Sakti yang bermassa 10x massa matahari kita, dilihat dari jarak 600 km.

Teori adanya lubang hitam pertama kali diajukan pada abad ke-18 oleh John Michell and Pierre-Simon Laplace, selanjutnya dikembangkan oleh astronom Jerman bernama Karl Schwarzschild, pada tahun 1916, dengan berdasar pada teori relativitas umum dari Albert Einstein, dan semakin dipopulerkan oleh Stephen William Hawking. Pada saat ini banyak astronom yang percaya bahwa hampir semua galaksi dialam semesta ini mengelilingi lubang hitam pada pusat galaksi.
Adalah John Archibald Wheeler pada tahun 1967 yang memberikan nama "Lubang Hitam" sehingga menjadi populer di dunia bahkan juga menjadi topik favorit para penulis fiksi ilmiah. Kita tidak dapat melihat lubang hitam akan tetapi kita bisa mendeteksi materi yang tertarik / tersedot ke arahnya. Dengan cara inilah, para astronom mempelajari dan mengidentifikasikan banyak lubang hitam di angkasa lewat observasi yang sangat hati-hati sehingga diperkirakan di angkasa dihiasi oleh jutaan lubang hitam.

• Asal Mula Lubang Hitam

Lubang Hitam tercipta ketika suatu obyek tidak dapat bertahan dari kekuatan tekanan gaya gravitasinya sendiri. Banyak obyek (termasuk matahari dan bumi) tidak akan pernah menjadi lubang hitam. Tekanan gravitasi pada matahari dan bumi tidak mencukupi untuk melampaui kekuatan atom dan nuklir dalam dirinya yang sifatnya melawan tekanan gravitasi. Tetapi sebaliknya untuk obyek yang bermassa sangat besar, tekanan gravitasi-lah yang menang.

• Pertumbuhannya

Massa dari lubang hitam terus bertambah dengan cara menangkap semua materi didekatnya. Semua materi tidak bisa lari dari jeratan lubang hitam jika melintas terlalu dekat. Jadi obyek yang tidak bisa menjaga jarak yang aman dari lubang hitam akan terhisap. Berlainan dengan reputasi yang disandangnya saat ini yang menyatakan bahwa lubang hitam dapat menghisap apa saja disekitarnya, lubang hitam tidak dapat menghisap material yang jaraknya sangat jauh dari dirinya. dia hanya bisa menarik materi yang lewat sangat dekat dengannya. Contoh : bayangkan matahari kita menjadi lubang hitam dengan massa yang sama. Kegelapan akan menyelimuti bumi dikarenakan tidak ada pancaran cahaya dari lubang hitam, tetapi bumi akan tetap mengelilingi lubang hitam itu dengan jarak dan kecepatan yang sama dengan saat ini dan tidak terhisap masuk kedalamnya. Bahaya akan mengancam hanya jika bumi kita berjarak 10 mil dari lubang hitam, dimana hal ini masih jauh dari kenyataan bahwa bumi berjarak 93 juta mil dari matahari. Lubang hitam juga dapat bertambah massanya dengan cara bertubrukan dengan lubang hitam yang lain sehingga menjadi satu lubang hitam yang lebih besar.

The Bigbang

Teori Bigbang

Konsep waktu imaginer lebih kita kenal dalam bidang kosmologi. Kosmologi adalah ilmu yang mempelajari segala seluk-beluk tentang jagat-raya. Dalam kosmologi, konsep waktu imaginer adalah untuk memahami apa yang terjadi pada awal mula jagat-raya ini.
Awal mula jagat-raya kita pahami dengan ada fenomena BIG-BANG yaitu suatu ledakan maha dahsyat dari seluruh materi yang ada dalam jagat-raya kita ini. Big-bang ini diawali dari suatu SINGULARITAS yaitu kumpulan materi dalam seluruh jagat-raya kita, dengan kerapatan, temperatur, dan tekanan yang tak terhingga. Semua hal yang terjadi pada singularitas, disebabkan adanya gravitasi yang tak terhingga pada pusat singularitas, sehingga menurut relativitas einstein, waktu dan ruang tidak mempunyai arti lagi. Kita ketahui teori relativitas mengatakan bahwa ruang-waktu disekitar benda bermassa dapat dibengkokkan karena gravitasi dari benda bermassa tersebut. Jika gravitasi tak terhingga(seperti yang terjadi pada singularitas) maka ruang-waktu terbengkokkan ke-pusat singularitas dengan kepadatan yang tak terhingga. Fenomena ini dapat kita kenal melalui fenomena singularitas pada lubang hitam.
Lalu apa yang terjadi(atau mungkin lebih tepatnya kita hitung) dalam singularitas itu? karena ruang-waktu sudah tidak berarti lagi maka tidak ada yang dapat kita lihat atau prediksikan, hukum-hukum fisika sudah tidak berlaku lagi dalam sebuah singularitas. Untungnya kita punya Stephen Hawking yang terus berusaha menjawab pertanyaan SINGULARITAS itu. Hawking berpendapat bahwa mungkin singularitas itu tidak ada, dia menilik pemecahan masalahnya pada fisika kuantum. Dia melihat pada fenomena elektron yang bermuatan negatif(-) yang terus berputar pada intinya yang terdiri dari proton bermuatan positif(+), dan netron bermuatan netral. Tentunya muatan negatif dan positif saling tarik-menarik, tetapi dia heran mengapa elektron tidak jatuh ke-pusatnya. Sampai sini Hawking meng-asumsikan bahwa awal jagat-raya sesuai dengan apa yang terjadi pada fenomena elektron tersebut. Jika elektron tidak jadi jatuh ke-pusatnya apa yang terjadi? mekanika kuantum menjawab pertanyaan tersebut berdasarkan asas ketidakpastian Heissenberg yang mangatakan bahwa kita tidak bisa mengukur posisi, dan kecepatan suatu pertikel sekaligus. Artinya bahwa perhitungan untuk mengukur posisi dan kecepatan suatu partikel, yang dilakukan secara terpisah antara pemeriksa(dalam hal ini MANUSIA), dengan partikel yang ingin diperiksa tidak dapat dilakukan, karena pemeriksa selalu mempengaruhi obyek yang diperiksanya. Hal ini tentu saja mem-pengaruhi kecepatan dan posisi partikel tersebut.
Dalam mekanika kuantum dikatakan adanya probabilitas untuk semua jalur yang dilalui elektron tersebut dalam orbitnya. Artinya kita hanya dapat menghitung masing-masing probabilitas jalur elektron yang ada. Jika dalam kosmologi dikatakan adanya JUMLAHAN SEJARAH, mekanika kuantum menjelaskan bahwa alam semesta kita ini tidak hanya terdiri dari satu sejarah saja, melainkan banyak sejarah, dan dalam mekanika kuantum kita hanya dapat menghitung probabilitas sejarah-sejarah yang ada tersebut.
Sampai sini Hawking menyimpulkan bahwa jagat-raya kita ini memang tidak mempunyai awal maupun akhir. Yang ada hanyalah sejarah-sejarah yang dapat dihitung probabilitasnya. Hawking meng-analogikan dengan waktu yang digambarkan dengan sebuah garis lurus yang mempunyai ujung terpisah dengan salah satu ujung sebagai awal waktu, lalu ada anak panah waktu yang bergerak sepanjang garis dan ujung satunya sebagai akhir waktu. Jika anak panah waktu bergerak dari ujung satu ke-ujung lainnya, maka dalam mekanika kuantum ada anak panah lainnya yang bergerak TEGAK LURUS dengan anak panah waktu yang bergerak dalam garis lurus. Anak panah yang bergerak tegak lurus inilah yang disebut WAKTU IMAGINER. Seperti halnya geometri 3 dimensi maka dengan memperlakukan waktu imaginer seperti garis yang tegak lurus terhadap anak panah waktu, awal jagat-raya dapat diprediksikan dengan perhitungan secara metematis

EXOPLANET

Planet luar surya

Planet Fomalhaut b (inset Fomalhaut awan debu antarplanet) foto diambil dari koronagraf Hubble Space Telescope (NASA photo)

Gliese 581, salah satu planet ekstrasurya.

Planet luar surya, atau eksoplanet, adalah planet di luar Tata Surya. Pada Januari 2009, 335 eksoplanet telah ditemukan dan tercantum dalam Ensiklopedia Planet-planet luar surya^[1]. Sebagian besar telah terdeteksi melalui metode pengamatan langsung kecepatan radial (radial velocity) dan metode-metode lainnya selain penginderaan. Kebanyakan dari planet yang telah ditemukan tersebut adalah planet raksasa besar seperti Yupiter, bukan planet kecil yang padat dikarenakan keterbatasan dalam teknologi deteksi. Berdasarkan proyeksi pendeteksian terkini, planet-planet yang jauh lebih kecil, ringan, dan berbatu akhirnya akan melebihi jumlah planet gas raksasa luar surya.^[2]
Planet-planet luar surya menjadi subjek penelitian ilmiah di pertengahan abad ke-19. Banyak astronom menduga bahwa planet-planet tersebut ada, tetapi mereka tidak tahu seberapa banyak planet-planet tersebut, atau semirip apa dengan planet-planet di Tata Surya. Deteksi pertama yang dikonfirmasi adalah melalui metode kecepatan radial dilakukan pada tahun 1995, yang menyatakan bahwa terdapat planet gas raksasa di sekitar bintang 51 Pegasi yang termasuk ke dalam bintang Kelas G. Frekuensi deteksi dengan metode tersebut cenderung meningkat sejak itu.^[1] Diperkirakan sedikitnya 10% dari bintang seperti matahari terdapat planet-planet, dan jumlah yang sebenarnya mungkin lebih banyak.^[3] Penemuan planet-planet ekstrasurya mempertegas pertanyaan apakah terdapat kehidupan pada beberapa planet ekstrasurya tersebut.^[4]
Saat ini Gliese 581 d, planet ketiga dari bintang katai merah Gliese 581 (sekitar 20 tahun cahaya dari Bumi), nampaknya merupakan contoh terbaik dari kemungkinan wilayah eksoplanet yang mengorbit dekat dengan zona sekitar bintang atau mataharinya. Meskipun Gliese 581 d tampaknya berada di luar apa yang disebut "zona layak huni", perhitungan selanjutnya kembali menegaskan posisinya.^[5]

Sejarah Penemuan

[sunting]

Tidak dikonfirmasi sebelumnya, sampai tahun 1995, planet-planet ekstrasurya telah lama dianggap sebagai masuk akal. Pada abad ke-16, seorang filusuf Italia Giordano Bruno, seorang pendukung teori Copernicus menyatakan bahwa bumi dan benda-benda langit lainnya berputar mengelilingi matahari. Ini dipertegas lagi oleh Isaac Newton dalam General Scholium (1713), yang menyatakan "Dan jika Bintang-bintang tetap adalah pusat dari sistem-sistem lainnya seperti sistem ini, yang dibentuk dengan bijaksana seperti nasehat, maka semua harus tunduk pada kekuasaan Yang Satu " (trans. Motte 1729).

Tata Surya kita dibandingan dengan Sistem Bintang 55 Cancri

Klaim tentang deteksi planet-planet luar surya telah dibuat dari abad ke-19. Beberapa awal melibatkan bintang ganda 70 Ophiuchi. Dalam 1855 Capt WAS Yakub di Observatorium Madras dari East India Company melaporkan bahwa anomali-anomali orbital membuatnya "sangat mungkin" bahwa terdapat "planet" dalam sistem ini.^[6] Pada tahun 1890, Thomas JJ See dari Universitas Chicago dan Observatorium Angkatan Laut Amerika Serikat menyatakan bahwa anomali-anomali orbital membuktikan keberadaan suatu benda padat di sistem 70 Ophiuchi dengan periode orbit 36 tahun mengitari salah satu bintangnya.^[7] Namun, Forest Ray Moulton segera menerbitkan karya untuk membuktikan bahwa tiga sistem benda langit tersebut dengan parameter orbital akan sangat tidak stabil.^[8] Pada tahun 1950-an dan 1960-an, Peter van de Kamp dari Swarthmore College membuat serangkaian deteksi klaim lain yang menonjol, kali ini untuk hal planet-planet Bintang Barnard.^[9] Para astronom sekarang umumnya menganggap semua laporan deteksi dini sebagai salah.
Pada tahun 1991, Andrew Lyne, M. Bailes dan SL Shemar mengklaim telah menemukan sebuah planet di orbit pulsar sekitar PSR 1829-10 dengan menggunakan variasi waktu pulsar.^[10] Klaim tersebut seger menarik perhatian, tetapi Lyne dan timnya segera menariknya.^[11]

Temuan-temuan yang telah dikonfirmasi

Tata Surya kita (garis kuning) bertumpuk dengan Sistem orbit planetHD 179949 b, HD 164427 b, Epsilon Reticuli Ab, dan Mu Arae b (kedua bintang induknya berada di tengah)

Temuan pertama dipublikasikan setelah menerima konfirmasi dilakukan pada tahun 1988 oleh astronom Kanada Bruce Campbell, Gah Walker dan S. Yang.^[12] Metode pengamatan yang mereka lakukan yaitu kecepatan radial menyimpulkan bahwa terdapat sebuah planet yang mengorbit bintang Gamma Cephei. Mereka tetap berhati-hati telah mengklaim deteksi planet yang sebenarnya, dan sikap skeptis meluas di kalangan para astronom untuk beberapa tahun ini pada observasi tersebut dan observasi sejenisnya. Hal ini terutama disebabkan kemampuan instrumen pengamatan yang sangat terbatas pada saat itu. Sumber kebingungan lain adalah beberapa kemungkinan planet ternyata adalah katai coklat, benda yang komposisinya di antara massa planet dan bintang. Tahun berikutnya, pengamatan tambahan yang telah diterbitkan mendukung keberadaan planet di bintang Gamma Cephei,^[13] meskipun setelah bekerja pada tahun 1992 menimbulkan keraguan serius.^[14] Akhirnya, pada tahun 2003, perbaikan teknik pengamatan semakin membuktikan keberadaan planet tersebut yang akhirnya dikonfirmasi.^[15]
Pada awal 1992, astronom radio Aleksander Wolszczan dan Dale Frail mengumumkan penemuan beberapa planet yang mengorbit pulsar lainnya, PSR 1257 12.^[16] Penemuan segera dikonfirmasi, dan biasanya dianggap sebagai satu dari deteksi eksoplanet yang cukup definitif. Ini adalah planet-planet pulsar yang diyakini telah dibentuk dari sisa-sisa dari Supernova yang tidak biasa yang menghasilkan pulsar, dalam putaran kedua formasi planet, atau menjadi sisa inti batuan gas Supernova raksasa yang selamat yang kemudian berputar membentuk orbit mereka saat ini.
Pada 6 Oktober, 1995, Michel Mayor dan Didier Queloz dari Universitas Jenewa mengumumkan deteksi eksoplanet pertama yang cukup definitif pada bintang deret-utama (51 Pegasi).^[17] Penemuan ini dibuat di Observatoire de Haute-Provence dan terjadi di era penemuan eksoplanet. Kemajuan teknologi, terutama dalam resolusi tinggi spektroskopi, memungkinkan pendeteksian eksoplanet-eksoplanet baru menjadi meningkat pesat. Kemajuan ini memungkinkan para astronom untuk mendeteksi eksoplanet langsung dari gravitational mereka pengukuran terhadap gerakan bintang induk mereka. Sejumlah planet-planet ekstrasurya yang akhirnya juga terdeteksi dengan mengamati variasi dalam bintang nyata dari kilau sebagai planet lewat di depannya.
Hingga saat ini, 373 exoplanet telah ditemukan,^[1] termasuk beberapa yang konfirmasi dari klaim kontroversial dari akhir tahun 1980-an. Sistem pertama yang terdeteksi memiliki lebih dari satu planet adalah Upsilon Andromedae. Saat ini diketahui ada sekitar dua puluh Sistem multi-planet yang telah ditemukan. Di antara sistem multi-planet tersebut empat planet merupakan planet pulsar yang mengorbit dua pulsar yang berbeda. Pegamatan Inframerah dari lintasan debu dalam suatu sistem planet ekstrasurya juga menyimpulkan keberadaan jutaan komet dalam beberapa sistem ekstrasurya.

Metode-metode Deteksi

Sumber cahaya yang terpancar dari planet-planet sangat samar sekali dibandingkan dengan bintang induknya. Terlihat pada panjang gelombangnya, biasanya cahaya planet itu memiliki terang cahaya kurang dari satu persejuta dibandingkan bintang induknya. Di samping sulitnya mendeteksi suatu sumber cahaya yang sangat kecil tersebut, bintang induk cukup menyilaukan sehingga menyamarkan cahaya dari planet tersebut, hal inilah yang menyulitkan pendeteksian.

Dalam diagram ini sebuah planet (objek yang lebih kecil) mengorbit sebuah bintang, di mana planet ini pun mempunyai garis orbitnya sendiri. Pusat sistem massa ditunjukkan dengan tanda plus merah. (Dalam hal ini, garis tersebut selalu berada dalam bintang tersebut.)

Oleh sebab itu, teleskop yang ada saat ini hanya dapat menangkap gambar eksoplanet secara langsung dalam kondisi tertentu. Secara khusus, mungkin saat planet yang sangat besar (lebih besar dari Jupiter), terpisah jauh dari bintang induknya, dan sangat panas sehingga memancarkan radiasi inframerah intens, saat itulah teleskop dapat melihatnya.
Sebagian besar planet-planet ekstrasurya yang dikenal telah ditemukan melalui metode langsung:

• Astrometri: Astrometri adalah pengukuran posisi bintang di langit dengan cara mengamati perubahan posisinya dari waktu ke waktu. Jika bintang tersebut memiliki planet, maka pengaruh gravitasi planet akan menyebabkan bintang itu sendiri untuk bergerak dalam lintasan elips yang bersama planet tersebut sama-sama mengelilingi pusat massanya(Lihat gambar di samping).

• Kecepatan radial atau metode Doppler: Variasi dalam kecepatan yang bergerak ke arah bintang atau jauh dari Bumi - yaitu, variasi dalam kecepatan radial dari bintang sehubungan dengan Bumi - dapat dikurangi dari beratnya di bintang induk dari baris spektrum disebabkan oleh Efek Doppler. Ini merupakan teknik paling produktif yang telah lama digunakan.

• Pulsar Waktu: Sebuah pulsar (sisa dari bintang yang kecil, ultrapadat yang telah meledak sebagai Supernova) memancarkan gelombang radio secara teratur ketika berotasi. Anomali sedikit saja dalam sinyal-sinyal radio yang memancar dapat digunakan untuk melacak perubahan pada pulsar dari gerakan yang disebabkan oleh keberadaan planet-planet.

• Metode Transit: Jika suatu planet melintasi (atau transit) di depan bintang induknya, maka pancaran cahaya bintang itu sedikit berkurang karena terhalang oleh planet tersebut. Tingkat cahaya bintang yang berkurang tersebut tergantung pada ukuran bintang itu sendiri dan ukuran planet yang melintasinya.

Hampir semua kandidat planet ekstrasurya telah ditemukan menggunakan teleskop. Namun, hasil yang lebih baik bisa didapat jika teleskop terletak di atas atmosfir. Misi ruang angkasa COROT (diluncurkan pada bulan Desember 2006) dan Kepler (diluncurkan pada bulan Maret 2009) adalah satu-satunya misi ruang angkasa aktif yang didedikasikan untuk pencarian planet ekstrasurya. Teleskop Angkasa Hubble dan MOST telah menemukan atau menkonfirmasi beberapa planet. Ada banyak rencana atau misi ruang angkasa yang diusulkan seperti New Worlds Mission, Darwin, Misi Ruang Angkasa Interferometry, terrestrial Planet Finder, dan PEGASE