Menu Close

Fisikawan teoritis meraih Hadiah Nobel 2020 atas riset Lubang Hitam, ini manfaat temuannya yang menarik

Lubang Hitam adalah objek yang sangat kompak sehingga tidak ada yang bisa lepas dari tarikan gravitasinya, bahkan tidak ringan. Mereka terbentuk ketika bintang mati dan mulai runtuh di bawah berat badan mereka sendiri. Jauh di dalam Lubang Hitam berada objek yang sangat panas dan padat, yang disebut, singularitas. Science Photo Library - MARK GARLICK/Getty Images

Lubang Hitam mungkin objek paling misterius di alam. Lubang Hitam membelokkan ruang dan waktu dalam cara yang ekstrem dan mengandung sebuah ketidakmungkinan matematika, singularitas, dan benda yang sangat panas dan padat di dalamnya.

Namun jika Lubang Hitam itu ada dan sungguh hitam, bagaimana bisa kita menelitinya?

Andrea Ghez, perempuan keempat yang memenangkan Hadiah Nobel bidang fisika. Frederick M. Brown/Getty Images

Pada 6 Oktober lalu komite Hadiah Nobel mengumumkan bahwa penghargaan Nobel 2020 bidang fisika diberikan kepada tiga orang – Sir Roger Penrose, Reinhard Genzel, dan Andrea Ghez sebagai ilmuwan yang berdedikasi membantu menemukan jawaban dari pertanyaan besar.

Andrea Ghez merupakan perempuan keempat yang memenangkan hadiah ini bidang fisika.

Robert Penrose adalah seorang fisikawan teoritis yang berfokus pada lubang hitam, dan karyanya telah mempengaruhi bukan hanya saya, tapi juga seluruh generasi melalui buku serialnya yang populer yang diisi dengan ilustrasi yang sangat indah tentang konsep mendalam fisika.

Roger Penrose sangat dikenal dengan ilustrasi detailnya. Ini adalah salah satu diagramnya tentang angkasa kosong. Roger Penrose via Wikimedia, CC BY-ND

Saya belajar di Pennsylvania State University pada 1990-an, saat itu Penrose sedang menjadi dosen dan peneliti tamu; saya punya banyak kesempatan untuk berinteraksi dengannya.

Selama bertahun-tahun tahun saya merasa terintimidasi oleh kehebatannya, saya hanya mencuri-curi untuk mengintip dia di kantornya sedang membuat sketsa gambar sains yang terlihat aneh pada papan kerjanya.

Ketika saya akhirnya punya keberanian untuk berbicara dengannya, saya secara spontan tersadar bahwa dia adalah orang yang sangat ramah.

Bintang yang hampir mati membentuk Lubang Hitam

Roger Penrose memenangkan setengah hadiah untuk hasil risetnya pada 1965 yang membuktikan - menggunakan serangkaian argumen matematika - bahwa dalam kondisi yang sangat umum, materi yang kolaps akan memicu pembentukan suatu Lubang Hitam.

Ini membuka kemungkinan bahwa proses astrofisika dari runtuhnya gravitasi, yang terjadi saat bintang kehabisan bahan bakar nuklir, dapat mendorong terbentuknya Lubang Hitam di alam.

Dia juga telah bisa menunjukkan bahwa di pusat dari Lubang Hitam pasti terdapat singularitas fisik – sebuah objek dengan kepadatan tak terbatas, di sini hukum fisika berguguran.

Dalam singularitas, konsep ruang, waktu, dan materi kita berantakan; memecahkan persoalan ini mungkin adalah masalah terbesar dalam fisika teori hari ini.

Penrose menciptakan konsep dan teknik matematika baru selama mengembangkan bukti ini. Persamaan-persamaan yang diturunkan Penrose pada 1965 telah digunakan oleh para fisikawan yang mempelajari Lubang Hitam sejak saat itu.

Faktanya, beberapa tahun sesudahnya, Stephen Hawking, bersama Penrose, menggunakan alat matematika yang sama untuk membuktikan bahwa model kosmologi Big Bang - model terbaik kita saat ini untuk memahami bagaimana seluruh alam semesta muncul - memiliki singularitas pada saat yang sangat awal.

Ini adalah hasil dari Penrose-Hawking Singularity Theorem yang terkenal.

Bahwa telah matematika menunjukkan bahwa Lubang Hitam astrofisik mungkin benar-benar ada di alamlah yang menggerakkan riset untuk mencari Lubang Hitam menggunakan teknik astronomi.

Nyatanya, sejak model Penrose pada 1960-an, sejumlah lubang hitam telah diidentifikasi.

Lubang Hitam bermain yoyo dengan bintang

Sisa dari setengah hadiah telah dibagikan pada astronom Reinhard Genzel dan Andrea Ghez, yang memimpin tim untuk mencari keberadaan Lubang Hitam supermasif - empat juta kali lebih masif dari Matahari - di pusat Galaksi Bima Sakti.

Genzel adalah seorang astrofisikawan di Max Planck Institute for Extraterrestrial Physic, Jerman dan University of California, AS. Ghez adalah seorang astronom di University of California, AS.

Lokasi dari lubang hitam di Galaksi Bima Sakti relatif pada tata surya kita. Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences, CC BY-NC

Genzhel dan Ghez telah menggunakan teleskop terbesar di dunia (Obsevatorium Keck dan teleskop yang sangat besar) dan mempelajari perubahan bintang di dalam area yang disebut Sagittarius A* di pusat galaksi kita.

Mereka berdua secara mandiri menemukan sebuah objek yang masif - 4 juta kali lebih masif dari Matahari - yang tidak terlihat dan menarik bintang-bintang ini, membuat mereka bergerak dengan cara yang sangat tidak biasa. Ini dianggap sebagai bukti paling meyakinkan dari lubang hitam di pusat galaksi kita.

Hadiah Nobel 2020 ini, yang mengikuti Hadiah Nobel 2017 untuk penelitian gelombang gravitasi dari Lubang Hitam, dan penemuan luar biasa terakhir seperti gambar dari horizon lubang hitam oleh Event Horizon Telescope pada 2019, telah memberi inspirasi dan pengetahuan untuk semua pihak, khususnya khusus untuk kami yang berada dalam komunitas relativitas dan gravitasi yang mengikuti jejak Albert Einstein.


Wiliam Reynold menerjemahkan artikel ini dari bahasa Inggris.

This article was originally published in English

Want to write?

Write an article and join a growing community of more than 117,600 academics and researchers from 3,793 institutions.

Register now