Bagaimana lubang hitam bisa menarik cahaya padahal cahaya bukanlah benda fisik? - Will, usia 8 tahun, Victoria
Pertanyaan yang sangat bagus, Will! Saya juga bertanya-tanya tentang hal ini ketika saya mulai mempelajari keajaiban fisika.
Untuk menjawabnya, pertama-tama kita harus menjelaskan tiga hal: 1) apa itu cahaya, 2) apa itu gravitasi, dan 3) apa itu lubang hitam?
1) Apa itu cahaya?
Cahaya hanyalah sebuah jenis energi yang merambat di ruang angkasa. Ada banyak jenis cahaya yang tidak bisa kita lihat secara fisik, tapi bisa kita deteksi dan bahkan kita gunakan. Sebagai contoh, sinar ultraviolet yang berasal dari Matahari adalah alasan mengapa kita harus memakai tabir surya–agar cahayanya tidak melukai kulit kita.
Penting bagi kita untuk mengingat bahwa meskipun cahaya tidak memiliki massa, cahaya tetaplah benda fisik di alam semesta kita, mengikuti hukum-hukum fisika.
Yang menarik adalah, apa pun jenis cahayanya, semuanya mengikuti hukum fisika yang sama di alam semesta. Salah satu aturannya adalah cahaya selalu bergerak dalam garis lurus melalui ruang angkasa.
Di sinilah kita perlu menguraikan gravitasi, dan dari apa ruang angkasa terbuat.
2) Apa itu gravitasi?
Gravitasi adalah gaya yang membuat kita tetap aman di Bumi. Gravitasi juga membuat Bumi tetap berputar mengelilingi (mengorbit) Matahari. Lalu, apa yang menyebabkan gravitasi?
Banyak ilmuwan dalam sejarah merenungkan pertanyaan ini, dan menghasilkan berbagai macam teori. Namun, ketika Albert Einstein mempresentasikan teorinya tentang relativitas umum pada tahun 1915, kita mulai benar-benar memahami apa sebenarnya gravitasi itu, dan bagaimana gravitasi mempengaruhi alam semesta kita.
Einstein secara matematis telah membuktikan bahwa kita ada di dalam sesuatu yang disebut “ruang-waktu”. Kamu bisa membayangkannya sebagai kain yang membentuk alam semesta kita. Seperti kain, ia bisa melengkung dan meregang.
Saya suka membayangkan ruang angkasa seperti trampolin. Ketika kamu meletakkan sesuatu yang berat (seperti bola bowling) di tengah-tengah trampolin, kain di bawahnya akan melengkung dan tenggelam.
Sekarang bayangkan sebuah trampolin seukuran alam semesta, dan kita letakkan Matahari di atasnya. Kemiringan pada trampolin tersebut mewakili gravitasi Matahari. Kita pun bisa melakukan hal ini pada semua objek yang bermassa.
Ketika ruang angkasa dibengkokkan oleh massa tersebut, garis-garis yang biasanya lurus menjadi sedikit melengkung. Kalian bisa melihatnya pada gambar di bawah ini. Hal ini paling ekstrem terjadi pada objek yang sangat masif yang kita sebut lubang hitam.
3) Apa itu lubang hitam?
Menurut saya, lubang hitam adalah salah satu hal terkeren yang pernah kita temukan di alam semesta. Lubang hitam adalah area di ruang angkasa yang begitu padat, tidak ada yang bisa lolos.
Lubang hitam biasanya terbentuk ketika bintang yang sangat besar menjadi terlalu berat dan runtuh (meledak). Para astronom menduga seluruh massa di dalam lubang hitam sebenarnya dipadatkan ke satu titik di tengah-tengahnya.
Lubang hitam memiliki reputasi buruk karena memakan “apa pun yang ada di dekatnya”, padahal itu tidak benar. Lubang hitam memang memiliki jarak dari pusatnya, yang kita tandai sebagai titik tak bisa kembali. Inilah yang disebut cakrawala peristiwa.
Namun, lebih jauh dari titik ini, cahaya dan materi bisa mengitari lubang hitam untuk waktu yang sangat lama.
Jadi, bagaimana lubang hitam bisa menarik cahaya?
Setelah kita menguraikan ketiga hal penting tersebut, kita bisa menjawab pertanyaan besar yang diajukan oleh Will: bagaimana lubang hitam bisa menarik cahaya?
Ketika cahaya bergerak mendekati lubang hitam, cahaya masih berusaha bergerak dalam garis lurus. Ketika ia semakin dekat dengan lubang hitam di mana ruang angkasa melengkung, cahaya akan mengikuti lengkungan tersebut.
Ketika berada sangat dekat dengan lubang hitam, cahaya akan terperangkap berputar-putar di sekelilingnya. Itu karena struktur ruang angkasa dibengkokkan secara ekstrem. Seperti yang Anda ingat, cahaya memang merupakan benda fisik dan dipengaruhi oleh ruang angkasa.
Mungkin bagian favorit saya adalah, fakta ini tidak hanya berlaku untuk lubang hitam.
Apa pun yang memiliki massa yang cukup bisa membuat cahaya membelok di sekelilingnya, bahkan Matahari. Ini adalah bagaimana para ilmuwan pertama kali mengonfirmasi teori gravitasi Einstein kemungkinan besar benar pada tahun 1919.
Sesuatu yang sangat berat, seperti sekumpulan galaksi yang berkumpul bersama, bisa membengkokkan ruang angkasa sehingga berfungsi seperti kaca pembesar dan (menunjukkan gambar yang diperbesar) bintang-bintang di belakangnya.
Rahma Sekar Andini dari Universitas Negeri Malang menerjemahkan artikel ini dari bahasa Inggris