Kalian mungkin pernah melihat program astronomi di televisi atau membaca artikel majalah tentang lubang hitam. Objek-objek eksotis telah menangkap imajinasi kita sejak mereka diramalkan oleh Einstein Teori Relativitas Umum pada tahun 1915. Apakah lubang hitam? Apakah mereka benar-benar ada? Bagaimana kita bisa menemukan mereka? Pada artikel ini, kita akan memeriksa lubang hitam dan menjawab semua pertanyaan ini!
Sejarah
Konsep dari sebuah obyek dimana cahaya tidak dapat melarikan diri (misalnya, lubang hitam) pada awalnya diusulkan oleh Pierre Simon Laplace pada tahun 1795. Menggunakan Newton Theory of Gravity, Laplace menghitung bahwa jika sebuah objek dikompresi ke dalam radius cukup kecil, maka kecepatan melarikan diri dari obyek yang akan lebih cepat dari kecepatancahaya.
Sebuah lubang hitam adalah apa yang tersisa ketika sebuah bintang raksasa mati. Jika kalian telah membaca Cara Bintang Kerja, maka Anda tahu bahwa bintang adalah sebuah reaktor, fusi besar menakjubkan. Karena bintang sangat besar dan terbuat dari gas, ada medan gravitasi kuat yang selalu berusaha untuk keruntuhan bintang. Reaksi fusi yang terjadi di inti seperti bom fusi raksasa yang sedang mencoba untuk meledak bintang. Keseimbangan antara gaya gravitasi dan kekuatan ledakan adalah apa yang mendefinisikan ukuran bintang.
Sebagai bintang mati, reaksi fusi nuklir berhenti karena bahan bakar untuk reaksi ini akan terbakar. Pada saat yang sama, gravitasi bintang menarik materi ke dalam dan mengkompres ( memadatkan) inti. Sebagai inti kompres, inti memanas dan akhirnya menciptakan ledakan supernova di mana material dan ledakan radiasi keluar ke angkasa. Yang tersisa adalah sangat padat, dan sangat besar,inti. gravitasi Inti begitu kuat sehingga bahkan cahaya tidak dapat melarikan diri.
Objek ini sekarang menjadi lubang hitam dan benar-benar menghilang dari pandangan.Karena gravitasi inti begitu kuat, inti tenggelam melalui struktur ruang-waktu, menciptakan lubang dalam ruang-waktu . Ini adalah mengapa objek disebut lubang hitam. Inti menjadi bagian tengah dari lubang hitam disebut singularitas. Pembukaan lubang disebut peristiwa cakrawala ( event horizon ).
Kalian dapat menganggap peristiwa cakrawala sebagai mulut dari lubang hitam. Setelah sesuatu melewati peristiwa cakrawala, maka pergi untuk selamanya. Begitu berada di dalam peristiwa cakrawala, semua “peristiwa” (titik-titik di ruang-waktu) berhenti, dan tidak (bahkan cahaya) dapat melarikan diri. Jari-jari peristiwa cakrawala ini disebut jari-jari Schwarzschild, dinamai setelah astronom Karl Schwarzschild, yang bekerja menyebabkan teori lubang hitam.Konsep Lubang Hitam
Ada dua jenis lubang hitam:
- Schwarzschild – Non-rotating lubang hitam
- Kerr – Rotating lubang hitam
Lubang hitam Schwarzschild adalah lubang hitam yang paling sederhana, di mana inti tidak berputar. Jenis lubang hitam hanya memiliki singularitas dan peristiwa cakrawala.
Lubang hitam Kerr, yang mungkin merupakan bentuk yang paling umum di alam, berputar karena bintang dari mana ia terbentuk berputar. Ketika bintang berputar runtuh, inti terus memutar, dan ini dibawa ke lubang hitam (konservasi momentum sudut). Lubang hitam Kerr memiliki bagian-bagian berikut:
- Singularity – Inti runtuh
- Event horizon – Pembukaan lubang
- Ergosphere – Sebuah wilayah berbentuk telur ruang terdistorsi sekitar cakrawala peristiwa (distorsi ini disebabkan oleh pemintalan dari lubang hitam, yang “menyeret” ruang di sekitarnya.)
- Statis batas – batas antara ergosphere dan ruang normal
Jika suatu benda masuk ke dalam ergosphere dalam hal ini masih dapat dikeluarkan dari lubang hitam dengan memperoleh energi dari rotasi lubang itu. Namun, jika objek melintasi peristiwa cakrawala, maka akan tersedot ke dalam lubang hitam dan tidak pernah melarikan diri. Apa yang terjadi di dalam lubang hitam tidak diketahui; bahkan teori fisika saat ini kami tidak berlaku di sekitar singularitas. Meskipun kita tidak dapat melihat lubang hitam, ia memiliki tiga sifat yang dapat atau dapat diukur:
- Massa
- Muatan listrik
- Laju rotasi (momentum sudut)
Sampai sekarang, kita hanya bisa mengukur massa lubang hitam oleh pergerakan benda-benda lain di sekitarnya. Jika lubang hitam memiliki pendamping (bintang lain atau disk material), adalah mungkin untuk mengukur jari-jari rotasi atau kecepatan orbit bahan di sekitar lubang hitam terlihat. Massa dari lubang hitam dapat dihitung dengan menggunakan Kepler Modifikasi Hukum Ketiga Planetary Motion atau gerak rotasi.
Meskipun kita tidak dapat melihat lubang hitam, kita dapat mendeteksi atau menduga dengan mengukur dampaknya pada benda-benda di sekitarnya. Efek berikut dapat digunakan:
- Massa perkiraan dari objek yang mengorbit lubang hitam atau spiral ke inti
- Efek lensa gravitasi
- Pemancar radiasi
1.) Massa
Banyak lubang hitam mempunyai benda-benda di sekitar mereka, dan dengan melihat perilaku obyek dapat mendeteksi keberadaan lubang hitam. Kemudian gunakan pengukuran gerakan benda-benda di sekitar diduga lubang hitam untuk menghitung massa lubang hitam.
Apa yang dicari adalah sebuah bintang atau disk of gas yang berperilaku seolah-olah ada sebuah massa besar di dekatnya. Misalnya, jika bintang terlihat atau disk of gas memiliki gerak “bergoyang-goyang” atau berputar DAN tidak ada alasan untuk hal ini terlihat gerak DAN alasan tidak terlihat memiliki efek yang tampaknya disebabkan oleh suatu objek dengan massa lebih dari tiga massa matahari (terlalu besar untuk menjadi bintang neutron), maka ada kemungkinan bahwa sebuah lubang hitam yang menyebabkan gerak. Anda kemudian memperkirakan massa lubang hitam dengan melihat efeknya terhadap objek terlihat.
Sebagai contoh, dalam inti galaksi NGC 4261, ada disk, berwarna cokelat berbentuk spiral yang berputar. Disk adalah tentang ukuran tata surya kita, tetapi berat 1,2 milyar kali lipat matahari. Seperti massa yang sangat besar untuk sebuah disk mungkin menunjukkan bahwa lubang hitam hadir dalam disk (piringan/cakram).galaxy NGC 4261
2.) Lensa Gravitasi
Teori Relativitas Umum Einstein memprediksi gravitasi yang bisa menekuk ruang. Hal ini kemudian dikonfirmasi saat gerhana matahari ketika posisi bintang sebelum diukur, selama dan sesudah gerhana. Posisi bintang bergeser karena cahaya dari bintang itu dibengkokkan oleh gravitasi matahari. Oleh karena itu, sebuah objek dengan gravitasi yang besar (seperti galaksi atau lubang hitam) antara Bumi dan sebuah objek yang jauh bisa membelokkan cahaya dari objek yang jauh menjadi fokus, seperti lensa. Efek ini dapat dilihat pada gambar di bawah.brightening of MACHO-96-BL5
Pada gambar di atas, terangnya macho-96-BL5 terjadi ketika sebuah lensa gravitasi berlalu antara dan Bumi. Ketika Hubble Space Telescope memandang objek, ia melihat dua gambar objek yang berdekatan, yang menunjukkan efek lensa gravitasi.Objek intervensi itu terlihat. Oleh karena itu, disimpulkan bahwa sebuah lubang hitam telah berlalu antara Bumi dan objek.
3.) Radiasi yang dipancarkan
Ketika material jatuh ke dalam lubang hitam dari sebuah bintang, hal itu akan dipanaskan hingga jutaan derajat Kelvin dan dipercepat. Bahan superheated memancarkan sinar-X, yang dapat dideteksi oleh teleskop sinar-X. Bintang Cygnus X-1 adalah sumber sinar-X yang kuat dan dianggap sebagai calon yang baik untuk lubang hitam. Selain X-ray, lubang hitam juga bisa mengeluarkan bahan dengan kecepatan tinggi untuk membentuk pancaran. Banyak galaksi telah diamati dengan pancaran tersebut. Saat ini, diperkirakan bahwa galaksi tersebut memiliki lubang hitam supermasif (milyaran massa matahari) di pusat mereka yang memproduksi pancaran serta emisi radio yang kuat. Salah satu contoh adalah galaksi M87
Penting untuk diingat bahwa lubang hitam bukan pembersih vakum kosmik – mereka tidak akan mengkonsumsi segala sesuatu. Jadi, walaupun kita tidak dapat melihat lubang hitam, ada bukti langsung bahwa mereka ada. Mereka telah dikaitkan dengan perjalanan waktu dan lubang cacing dan tetap menarik benda-benda di alam semesta.
0 Comments with Blogger
