Apr 12, 2019

Semua Pertanyaanmu Tentang Citra Pertama Lubang Hitam Terjawab

Kami sempat membuka sesi bertanya di media sosial kemarin mengenai apa saja yang belum pembaca tahu atau yang ingin pembaca ketahui mengenai perilisan citra lubang hitam pertama di galaksi M87. Lewat artikel ini, kami sudah memilih beberapa pertanyaan terbaik untuk dijawab.

Apakah pertanyaanmu terpilih? Mari simak~
Pertama, kami akan menjawab beberapa pertanyaan terpilih dari Twitter:

Pertanyaan dari @erberveldpieter: Kenapa lubang hitam nampak memancarkan cahaya, seperti bintang? Sedangkan ada yang mengatakan cahaya tidak bisa lolos dari gravitasi lubang hitam? Kemudian sudahkah ada hasil penelitian tentang bahan penyusun dari lubang hitam?

Jawaban: Memang, cahaya tidak bisa lolos dari tarikan gravitasi lubang hitam, tetapi materi yang tertarik oleh lubang hitam bisa menjadi sangat panas sebelum materi tersebut benar-benar jatuh ke lubang hitam. Nah, pemanasan materi ini disebabkan karena materi tersebut berakselerasi di dekat lubang hitam karena adanya tarikan gravitasi yang kuat. Akibatnya, materi memancarkan banyak cahaya dan radiasi saat jatuh ke lubang hitam.

Dengan kata lain, "cahaya" yang kita lihat pada citra pertama lubang hitam bukan berasal dari lubang hitamnya, melainkan dari materi yang sedang ditarik oleh gravitasi si lubang hitam itu untuk membentuk fitur mirip cincin di sekelilingnya, yang dikenal sebagai cakram akresi. Lubang hitamnya sendiri adalah bagian gelap di tengah citra tersebut.

Lagi pula citra pertama yang dirilis para astronom ini sebenarnya adalah bayangan dari lubang hitam itu sendiri. Fitur cincin yang teramati pada citra tersebut merupakan bagaimana efek gravitasi lubang hitam mempengaruhi cakram akresi yang mengelilinginya.

Lalu, untuk bahan penyusun lubang hitam, jawaban sederhananya adalah para astronom belum mengetahuinya. Lubang hitam didefinisikan sebagai wilayah ruangwaktu yang memiliki gaya gravitasi yang sangat kuat karena saking padatnya wilayah tersebut oleh materi, padahal diameternya bisa hanya ratusan kilometer saja.

Yang sejauh ini diketahui adalah, materi yang jatuh ke dalam lubang hitam tidak berbeda dengan materi yang dapat ditemukan di alam semesta. Setiap ada materi yang tertarik oleh lubang hitam, maka materi tersebut akan bergabung menambah massa lubang hitam itu sendiri.

Pertanyaan dari @hate_guts: Saya mau tanya apakah lubang hitam ini berbentuk 'datar' aja seperti yang di citra tersebut, atau berbentuk sphere atau 3D seperti benda langit lainnya sehingga kita bisa melihat atau mengorbit 'pintu belakang' lubang hitam ini?

Jawaban: Lubang hitam pada dasarnya sama dengan Bumi atau Matahari: berbentuk bulat seperti bola 3 dimensi. Kesalahpahaman yang banyak beredar selama ini adalah menyatakan bahwa lubang hitam itu benar-benar "lubang", padahal penamaan "lubang hitam" sendiri adalah untuk memudahkan bagaimana objek yang satu ini dikenali.

Lubang hitam merupakan produk akhir dari bintang yang mati. Ketika bintang masif kehabisan bahan bakarnya, mereka akan meledak dalam supernova. Ledakan supernova tersebut saking masifnya akan meninggalkan sebuah inti bintang mati yang berevolusi menjadi lubang hitam, benda paling padat di alam semesta namun diameternya sangat kecil.

Dengan begitu, bila kita berada di jarak aman dari lubang hitam, kita tentu bisa mengorbitnya, seperti halnya Bumi mengorbit Matahari, atau Bulan mengorbit Bumi.

Pertanyaan dari @milkomeda28: Kenapa di foto itu, cakram akresinya lebih terang yang di bagian bawah daripada yang di atas?

Jawaban: Cakram akresi yang mengelilingi lubang hitam pada pusat galaksi M87 tersebut berasal dari materi yang terhisap oleh gravitasi lubang hitam. Karena tarikan gravitasinya begitu kuat, materi-materi pada cakram akresi bergerak begitu cepat mendekati kecepatan cahaya, bergesekan dengan materi lain di sana, sehingga memanas hingga beberapa juta derajat. Saking panasnya, kita bisa mencitrakannya.

Lalu mengapa cakram akresi tersebut tampak lebih terang di bagian bawah? Hal itu rupanya terjadi akibat adanya efek pancaran relativistik. Ketika materi bergerak yang mendekati kecepatan cahaya itu bergerak menuju kita sebagai pengamat, cahayanya akan lebih terang. Sementara bila materi tersebut bergerak menjauh, cahayanya akan meredup.

Dari sini kita bisa mengetahui bahwa cakram akresi tersebut sedang berotasi yang mana arah rotasinya searah jarum jam. Bagian yang lebih redup pada cakram akresi tersebut berada "di belakang" lubang hitam itu sendiri, sementara bagian bawah yang terang adalah bagian yang lebih dekat dengan kita sebagai pengamat. Mirip seperti saat kita sedang melihat cincin Saturnus.

Selanjutnya, kami akan menjawab pertanyaan dari Facebook:

Pertanyaan dari Sumar Diono: Kenapa pilih (mencitrakan lubang hitam di) M87 bukan di Bimasakti yang lebih dekat?

Jawaban: Lebih dekat bukan jaminan untuk lebih mudah untuk dicitrakan. Selain itu, lubang hitam di galaksi M87 adalah lubang hitam pertama yang berhasil diukur sifat-sifatnya sehingga para astronom cukup tertarik untuk menganalisanya.

Mencitrakan lubang hitam di M87 lebih mudah untuk dilakukan dibandingkan dengan mencitrakan Sagitarius A*, lubang hitam yang berada di pusat galaksi kita. Penyebabnya adalah, lubang hitam di M87 terletak begitu jauh (55 juta tahun cahaya dari Bumi) sehingga cahayanya tidak "bergerak" banyak selama malam-malam pengamatan.

Berbeda dengan Sagitarius A* jauh lebih dekat (26.000 tahun cahaya dari Bumi), sehingga membuat cahaya pada cakram akresinya "bergejolak" secara cepat dalam pengamatan, membuatnya lebih sulit untuk dicitrakan.

Pertanyaan dari Rima Karimah: Sebelum ada citra pertama dari lubang hitam ini, gimana para astronom tau kalau ada lubang hitam? Bukannya lubang hitam itu gelap jadi kita gak bisa ngeliatnya?

Jawaban: Teori relativitas umum Einstein merupakan yang pertama kali meramalkan bahwa ketika sebuah bintang masif mati, ia akan meninggalkan inti yang superpadat. Jika inti ini tiga kali lebih masif dari massa Matahari, persamaan Einstein menunjukkan bahwa gaya gravitasinya akan menghasilkan objek eksotik yang kita kenal sekarang sebagai lubang hitam.

Hingga kemarin (10 April), para astronom tidak bisa memotret atau mengamati langsung lubang hitam yang diteorikan oleh Einstein sejak tahun 1915 itu. Namun, bukan berarti lubang hitam tidak pernah ada.

Para astronom "mengamati" lubang hitam dengan mengandalkan bukti tidak langsung, misalnya dari perilaku atau sinyal yang datang dari objek lain di sekitar lubang hitam. Sebagai contoh, selama ini para astronom tahu ada lubang hitam dengan mengamati gerak orbit bintang-bintang yang membelok tak karuan ketika terlalu dekat dengan lubang hitam. Proses itu memanaskan bintang-bintang, menyebabkan mereka memancarkan sinar-X yang dapat dideteksi oleh teleskop.

Denga mempelajari pergerakan benda-benda seperti bintang di sekitar lubang hitam yang bergerak mengorbit secara aneh, kita sedang melihat lubang hitam secara tak langsung.

Pertanyaan dari David D. Chandra: Dalam citra kenapa cahaya hanya ada di sekeliling lubang hitam, jadi seperti cincin? Kalau lubang hitam berbentuk bola dan menarik segala materi dari segala penjuru, seharusnya tidak akan nampak karena tertutup cahaya yang tertarik gravitasinya.

Jawaban: Sebenarnya, kita memang tidak melihat lubang hitam secara langsung pada citra pertama lubang hitam yang dirilis baru-baru ini. Lubang hitam memancarkan radiasi yang terlalu sedikit untuk dideteksi, tetapi seperti yang diprediksi Einstein, lubang hitam memiliki apa yang disebut sebagai horison peristiwa, batas di mana cahaya bahkan tidak bisa lolos, yang dapat dilihat.

Ternyata, Einstein memang benar. Lingkaran hitam di tengah citra yang baru saja dirilis tersebut adalah "bayangan" dari lubang hitam itu sendiri, yang dikelilingi oleh gas bercahaya yang berada di horison peristiwanya, membentuk cakram akresi.

Karena adanya horison peristiwa ini, lubang hitam tidak tertutup cahaya yang tertarik gravitasinya. Cakram akresi sendiri berbentuk pipih, mirip seperti cincin Saturnus. Nah, saat kita melihat Saturnus, planet tersebut tidak tertutupi sepenuhnya oleh cincinnya, bukan?

Oh iya, cakram akresi di horison peristiwa tampak berwarna oranye karena para astronom yang terlibat dalam proyek ini memilih untuk memberi warna pada sinyal gelombang radio oranye untuk menggambarkan seberapa terang emisi itu. Warna kekuningan mewakili emisi paling intens, sedangkan merah menggambarkan intensitas yang lebih rendah, dan hitam mewakili tidak adanya emisi.

Terakhir, kami akan menjawab pertanyaan dari Instagram:

Pertanyaan dari @dhatuker: Sebenarnya potret objek jauh bukannya kalau geser dikir gambarnya langsung ilang ya, min? (Red: Bagaimana cara memotret lubang hitam ini?)

Jawaban: Setidaknya, ada lebih dari 200 astronom di seluruh dunia yang terlibat dalam melakukan pengukuran dan pengamatan menggunakan delapan teleskop radio berbasis darat yang secara kolektif dikenal sebagai Event Horizon Telescope (EHT).

Teleskop-teleskop ini terletak di lokasi-lokasi yang tinggi seperti gunung berapi di Hawaii dan Meksiko, pegunungan di Arizona dan Sierra Nevada Spanyol, Gurun Atacama di Cile, hingga di Antartika.

Pada April 2017, para astronom menyinkronkan semua teleskop itu untuk melakukan pengamatan terhadap gelombang radio yang dipancarkan dari horison peristiwa lubang hitam, semuanya dilakukan pada waktu yang bersamaan.

Nah, menyinkronkan teleskop-teleskop itu mirip dengan menciptakan teleskop seukuran Bumi, yang menghasilkan resolusi mengesankan: 20 mikrodetik. Resolusi yang cukup untuk membaca koran di tangan seorang warga di New York dari sebuah kafe di Paris.

Bagaimana bisa teleskop-teleskop ini mengamati lubang hitam yang jauh padahal Bumi dan lubang hitam tersebut bergerak? Jangan bayangkan pengamatannya seperti kita mengamati Bulan melalui teleskop kecil, yang harus digeser-geser teleskopnya agar selalu mengarah ke Bulan.

Jaringan 8 teleskop radio pada EHT memiliki sistem komputer yang dapat mengikuti letak lubang hitam yang sedang diamati. Pengamatan juga tidak dilakukan sehari saja, tetapi 10 hari. Setiap lubang hitam tersebut muncul di langit atas di mana teleskop-teleskop tersebut berada, pengamatan dilakukan. Diulang-ulang seperti itu selama 10 malam.

Hasil pengamatannya yang masih mentah tersebut kemudian dianalisis, lalu digabungkan dengan tiga algoritma berbeda hingga menghasilkan satu kesatuan gambar yang bisa kamu lihat pada bagian atas artikel ini.

Pertanyaan dari @dinarosianaaa: Kenapa para astronom motret lubang hitamnya lewat teleskop radio? Kenapa gak dari teleskop cermin aja? Apa itu fotonya bener-bener real?

Jawaban: Dengan mengamatinya melalui teleskop radio, yang bekerja dengan menyerap gelombang radio pada objek yang diamati, para astronom bisa mendapatkan resolusi yang lebih baik dengan menggunakan gelombang radio daripada jika mereka menggunakan gelombang cahaya tampak (menggunakan teleskop cermin).

Gelombang radio saat ini menawarkan resolusi sudut tertinggi daripada teknik pengamatan apa pun yang ada saat ini. Resolusi sudut mengacu pada seberapa baik (sudut terkecil) teleskop dapat membedakan antara dua objek yang terpisah.

Apakah ini benar-benar foto asli? Hemm, kami tidak tahu seperti apa wujud foto yang palsu itu bagaimana. Apakah maksudnya telah disunting?

Yang jelas, cukup sulit untuk membuat sebuah citra dengan gelombang radio. Para astronom dalam misi EHT ini hanya bekerja dengan mengukur gelombang radio yang dipancarkan dari horison peristiwa lubang hitam dan kemudian memproses informasi itu dengan komputer untuk membuat gambar yang kita lihat sekarang.

Pertanyaan dari @rullykun: Apa ini berarti citra lubang hitam 55 juta tahun yang lalu?

Jawaban: Betul. Semakin jauh kita menatap ke luar angkasa, semakin lampau kita sedang melihat masa lalu. Tidak perlu jauh-jauh, saat kita melihat Bulan yang berjarak sekitar 1 detik cahaya dari Bumi, itu artinya kita sedang melihat Bulan 1 detik yang lalu.

Atau saat kita mencoba melihat Matahari yang berjarak 8 menit cahaya, itu artinya kita sedang melihat kondisi Matahari 8 menit yang lalu. Ketika Matahari misalnya tiba-tiba menghilang, kita baru akan menyadari hal itu 8 menit kemudian.

Tapi, apa sebabnya? Ini dikarenakan cahaya membutuhkan waktu untuk sampai ke mata kita dalam bergerak di ruang hampa udara. Pergerakan cahaya objek langit tergantung seberapa jauh objek tersebut terletak dari Bumi.

Nah, untuk lubang hitam di M87 yang berjarak 55 juta tahun cahaya ini, itu artinya kita sedang melihat kondisi lubang hitam 55 juta tahun yang lalu, sekitar 10 juta tahun setelah kepunahan dinosaurus.

Lalu, bagaimana kondisi lubang hitamnya saat ini? Tidak ada yang tahu. Tapi bisa jadi lubang hitam tersebut sudah bertambah besar massanya.

Oke, itulah beberapa pertanyaan paling menarik yang terpilih untuk kami jawab di edisi khusus TanyaAstro kali ini. Semoga jawaban kami bermanfaat!

No comments:

Post a Comment