Deteksi gelombang gravitasi mengkonfirmasi 'ramalan' Einstein dan Hawking tentang lubang hitam.

Para ilmuwan baru saja merekam sinyal gelombang gravitasi paling detail dari tabrakan lubang hitam, sehingga untuk pertama kalinya mengkonfirmasi dua prediksi penting Einstein dan Hawking tentang lubang hitam.

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

Lubang hitam, "monster kosmik" dengan daya tarik gravitasi yang sangat kuat sehingga bahkan cahaya pun tidak dapat lolos, telah lama menjadi subjek yang menarik bagi para ilmuwan.

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

Gelombang gravitasi: kunci untuk memahami studi tentang lubang hitam.

Pada tahun 2015, Observatorium Gelombang Gravitasi LIGO (AS) untuk pertama kalinya mendeteksi gelombang gravitasi—riak di ruang dan waktu yang disebabkan oleh tabrakan dua lubang hitam di alam semesta yang jauh. Penemuan ini disamakan dengan "membuka wawasan baru" untuk mengamati alam semesta dan juga memberikan kesempatan untuk secara langsung menguji teori tentang lubang hitam.

Namun, data awal tersebut belum cukup rinci untuk mengkonfirmasi kedua prediksi utama ini.

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

Kedua, ada Teorema Luas Hawking. Pada tahun 1971, Stephen Hawking memprediksi bahwa luas cakrawala peristiwa lubang hitam, batas di mana tidak ada yang dapat lolos, hanya dapat tetap konstan atau meningkat seiring waktu, tidak pernah berkurang.

Ini dianggap sebagai prinsip yang mirip dengan hukum termodinamika kedua, yang menyatakan bahwa entropi (tingkat ketidakteraturan) alam semesta selalu meningkat.

Terobosan setelah satu dekade

Menurut Sciencedaily , kolaborasi internasional LIGO-Virgo-KAGRA baru-baru ini menerbitkan hasil penelitian baru di jurnal Physical Review Letters . Mereka mencatat sinyal gelombang gravitasi paling detail yang pernah ada, yang berasal dari tabrakan dua lubang hitam (peristiwa GW250114), menciptakan lubang hitam supermasif dengan massa 63 kali massa Matahari dan berputar dengan kecepatan 100 putaran per detik.

Berkat kemajuan teknologi yang inovatif, para ilmuwan untuk pertama kalinya memperoleh "gambaran lengkap" tentang peristiwa sebelum dan sesudah penggabungan dua lubang hitam. Dari data ini, mereka secara bersamaan mengkonfirmasi dua hipotesis:

Lubang hitam dijelaskan secara akurat oleh massa dan rotasinya, 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) membuat pengamatan akurat tentang sifat lubang hitam - Foto: MashableIndia

Dari lubang hitam hingga hakikat alam semesta

Pembuktian teorema Hawking mengungkapkan kesamaan yang mencolok antara lubang hitam dan termodinamika. Dengan kata lain, pertumbuhan luas permukaan lubang hitam mirip dengan peningkatan entropi, yang menyiratkan bahwa lubang hitam dapat menjadi "jendela matematika" yang memungkinkan kita untuk memperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang sifat ruang, waktu, dan bahkan upaya terbesar fisika modern: menyatukan relativitas umum dan mekanika kuantum menjadi gravitasi kuantum.

Maximiliano Isi, anggota tim peneliti, menyatakan: "Ini adalah bukti paling jelas hingga saat ini bahwa lubang hitam di ruang angkasa benar-benar menyerupai apa yang digambarkan Einstein dalam teorinya. Fakta bahwa luas permukaan lubang hitam mengikuti pola entropi yang serupa memiliki implikasi yang sangat mendalam bagi sifat alam semesta."

Selama dekade berikutnya, detektor gelombang gravitasi akan 10 kali lebih sensitif daripada saat ini. Proyek penerus Laser Interferometer Space Antenna sedang dalam pembangunan, yang menjanjikan untuk menangkap getaran dari lubang hitam supermasif di pusat galaksi.

Lebih dari 100 tahun setelah Einstein memprediksi lubang hitam menggunakan persamaan matematika, dan lebih dari setengah abad setelah Hawking membuktikannya secara teoritis, umat manusia kini mulai secara langsung "mendengar" dan "melihat" sinyal yang membuktikan kebenaran prediksi tersebut.

Lubang hitam, yang sebelumnya hanya ada dalam buku-buku sains, secara bertahap menjadi entitas "nyata" di hadapan para astronom, dan setiap sinyal gelombang gravitasi yang tercatat merupakan langkah maju dalam membantu umat manusia untuk 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