Deteksi gelombang gravitasi mengonfirmasi 'ramalan' Einstein dan Hawking tentang lubang hitam

Para ilmuwan baru saja merekam sinyal gelombang gravitasi paling rinci dari tabrakan lubang hitam, dengan demikian mengonfirmasi untuk pertama kalinya dua prediksi penting Einstein dan Hawking tentang lubang hitam adalah benar.

Ketika dua lubang hitam bergabung, keduanya menciptakan riak di angkasa yang disebut gelombang gravitasi. Detektor di Bumi dapat "menangkap" sinyal-sinyal ini, membantu para ilmuwan lebih memahami alam semesta - Foto: Maggie Chiang/Yayasan Simons

Lubang hitam, "monster kosmik" dengan tarikan gravitasi begitu kuat sehingga cahaya pun tak dapat lepas, telah lama menjadi topik menarik bagi para ilmuwan.

Meskipun muncul dalam karya teoritis Albert Einstein lebih dari satu abad yang lalu dan dipelajari secara ekstensif oleh Stephen Hawking pada abad ke-20, lubang hitam tetap menjadi subjek yang paling tidak dapat diakses di alam semesta karena sifatnya yang "tidak terlihat".

Gelombang gravitasi: kunci untuk membuka pintu penelitian lubang hitam

Pada tahun 2015, Observatorium Gelombang Gravitasi LIGO (AS) untuk pertama kalinya merekam gelombang gravitasi, riak dalam ruang dan waktu yang disebabkan oleh dua lubang hitam yang bertabrakan jauh di alam semesta. Penemuan ini diibaratkan sebagai "pembukaan indra baru" untuk mengamati alam semesta, dan juga memberikan kesempatan untuk memverifikasi secara langsung teori-teori tentang lubang hitam.

Namun, data awal tidak cukup rinci untuk mengonfirmasi dua prediksi penting.

Salah satunya adalah Teori Kerr Einstein. Menurut relativitas umum, lubang hitam hanya dapat dijelaskan oleh dua sifat dasar: massa dan spin. Semua sifat lainnya "menghilang" ketika jatuh ke dalam lubang hitam, yang dikenal sebagai "teorema tanpa rambut".

Yang kedua adalah Teorema Luas Hawking. Stephen Hawking meramalkan pada tahun 1971 bahwa luas cakrawala peristiwa lubang hitam, batas yang tak dapat ditembus apa pun, hanya dapat tetap sama atau bertambah seiring waktu, tanpa pernah berkurang.

Hal ini dipandang sebagai prinsip yang mirip dengan hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi (derajat ketidakteraturan) alam semesta selalu meningkat.

Terobosan setelah satu dekade

Menurut Sciencedaily , kolaborasi internasional LIGO-Virgo-KAGRA baru-baru ini menerbitkan hasil penelitian terbaru di jurnal Physical Review Letters . Mereka merekam sinyal gelombang gravitasi paling detail yang pernah ada, yang berasal dari tabrakan dua lubang hitam (peristiwa GW250114), membentuk lubang hitam raksasa bermassa 63 kali massa Matahari dan berotasi hingga 100 kali per detik.

Berkat teknologi mutakhir, untuk pertama kalinya para ilmuwan memperoleh "gambaran lengkap" tentang sebelum dan sesudah penggabungan dua lubang hitam. Dari data ini, mereka mengonfirmasi dua hipotesis sekaligus:

Lubang hitam memang dijelaskan secara tepat oleh massa dan putarannya, seperti yang diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein.

Luas cakrawala peristiwa hanya meningkat setelah penggabungan, sesuai dengan teorema luas Hawking.

Einstein (kanan) dan Hawking (kiri) memiliki penilaian akurat tentang sifat lubang hitam - Foto: MashableIndia

Dari lubang hitam hingga sifat alam semesta

Bukti teorema Hawking mengungkapkan paralel yang aneh antara lubang hitam dan termodinamika. Dengan kata lain, pertumbuhan luas lubang hitam menyerupai peningkatan entropi, yang menyiratkan bahwa lubang hitam mungkin merupakan "jendela matematika" untuk memahami hakikat ruang, waktu, dan upaya terbesar fisika modern: menyatukan relativitas umum dan mekanika kuantum menjadi teori gravitasi kuantum.

"Ini adalah bukti paling jelas sejauh ini bahwa lubang hitam di alam semesta benar-benar sesuai dengan teori Einstein," kata Maximiliano Isi, anggota tim peneliti. "Fakta bahwa luas lubang hitam mematuhi hukum yang sama dengan entropi memiliki implikasi yang mendalam bagi sifat alam semesta."

Dalam dekade mendatang, detektor gelombang gravitasi akan 10 kali lebih sensitif daripada saat ini. Penerus Antena Antariksa Interferometer Laser, yang sedang dibangun, menjanjikan akan menangkap getaran dari lubang hitam supermasif di pusat galaksi.

Lebih dari 100 tahun setelah Einstein meramalkan lubang hitam dengan persamaan matematika, dan lebih dari setengah abad setelah Hawking membuktikannya secara teoritis, umat manusia kini mulai secara langsung "mendengar" dan "melihat" sinyal yang membuktikan kebenarannya.

Lubang hitam, yang dulunya hanya ada di buku-buku sains, secara bertahap menjadi entitas "nyata" di depan mata para astronom, dan setiap sinyal gelombang gravitasi yang terekam merupakan langkah maju dalam membantu manusia lebih memahami alam semesta misterius tempat kita tinggal.

Kembali ke topik

MINH HAI

Sumber: https://tuoitre.vn/phat-hien-song-hap-dan-xac-nhan-tien-tri-cua-einstein-va-hawking-ve-ho-den-20250913075131812.htm