Black Hole

Pada 10 April 2019 tepat pukul 09.00 Brussels Time atau pukul 20.00 WIB, sebuah sejarah baru di bidang sains tercipta. Sekelompok astronom yang tergabung dalam tim Event Horizon Telescope (EHT) merilis citra pertama wujud peristiwa black hole. Sebuah hadiah untuk orang-orang yang bekerja keras dan selalu percaya bahwa tidak ada yang tidak mungkin selagi kita mau mencoba dan berusaha.

Sains telah mengajak kita menjelajah ke tempat-tempat yang tidak pernah terbayangkan oleh kita, sains memberitahu kepada kita bahwa imajinasi manusia tidak terbatas. Sains telah membuka cakrawala pengetahuan kita dari gelap gulita menuju cahaya yang terang benderang, dan sains berhasil membuat saya menyublim dengan caranya sendiri.

Sebelum masuk ke black hole, saya akan bercerita sedikit tentang teori relativitas milik Einstein. Dulu, pada awalnya, Newton menjelaskan bahwa gravitasi adalah sebuah gaya yang bekerja pada dua buah benda, dalam skala kosmos. Namun kemudian teori relativitas muncul. Teori ini mengungkapkan bahwa massa mampu melengkungkan ruang-waktu. Contoh nyata dari teori ini adalah pada tata surya kita. Pada lengkungan yang dibentuk oleh matahari kita (yang notabene memiliki massa luar biasa besar) disitulah bumi mengorbit. Bumi, sejatinya bergerak lurus, namun karena dia berada dalam ruang-waktu, bumi seperti bergerak mengikuti lengkungan orbit.

Teori relativitas sudah dipikirkan Einstein sejak lebih kurang 100 tahun lalu. Pun pembuktian teori ini terus dilakukan. Pada tahun 1919 Sir Arthur Eddington melakukan pengamatan terhadap gerhana matahari total. Kelengkungan ruang-waktu yang diciptakan Matahari seharusnya membuat cahaya bintang latar belakang dibelokkan jika memang benar teori relativitas itu ada. Dan itulah yang terjadi, cahaya bintang yang diamati bergeser dari lokasi dimana seharusnya bintang aktualnya berada. Sehingga ini menjadi salah satu pembuktian teori relativitas umum.

Sebelumnya, pada tahun 1915 Karl Schwarzchild memprediksi adanya singularitas. Dia berpendapat bahwa haruslah ada sebuah objek di alam semesta dimana waktu berhenti dan ruang tidak terdefinisi. Objek tersebut adalah sebuah massa yang luar biasa besar, berada dalam ruang yang kecil, membuat ruang waktu melengkung tak terhingga hingga kemudian runtuh ke dalam titik singularitas. Dan itulah black hole.

Sehingga blackhole adalah benda kosmis dengan massa sangat besar tetapi ukurannya sangat kecil dan solit. Keberadaannya memengaruhi lingkungan mereka dengan cara yang ekstrem, melengkungkan ruang-waktu dan memanaskan materi di sekitarnya.
Setelah berpuluh-puluh tahun berlalu, ilmu pengetahuan berkembang dengan pesat. Manusia pun berambisi untuk dalam membuat sejarah dalam sains yaitu memotret blackhole. Sejatinya, blackhole tidak akan pernah mungkin terlihat apalagi dipotret secara visual. Hal ini disebabkan oleh gravitasinya sangat besar, bahkan cahaya yang lewat pun akan lenyap ke dalamnya, dan tidak akan pernah kembali. Kemudian batas inilah yang disebut event horizon atau cakrawala peristiwa. Radius cakrawala peristiwa disebut Radius Schwarzchild.

Blackhole memang tidak mungkin dilihat secara visual, akan tetapi keberadaan blackhole bisa diprediksi dari dinamika objek-objek di sekitarnya. Pada jarak kira-kira 3 Radius Schwarzchild dari pusat sebuah blackhole, terdapat cakram akresi materi yang terdiri dari debu dan gas yang mengitari blackhole dengan kecepatan hingga puluhan persen kecepatan cahaya (ESO pada konferensi Blackhole, 2019)

Cakram akresi memiliki suhu yang mencapai jutaan derajat celcius. Cakram akresi inilah yang melakukan suplai massa ke blackhole, maka semakin lama blackhole akan bertambah besar. Berbeda dengan cakram akresi materi yang bermassa, cahaya tidak memiliki massa. Cahaya bisa mengorbit blackhole pada jarak kira-kira 1.5 Radius Schwarzchild. Daerah pada radius ini disebut photon sphere. Photon sphere lebih tidak stabil, cahaya dapat dengan mudah tertelan menuju blackhole atau lepas ke ruang angkasa. Cakram akresi materi dan photon sphere lah yang mampu mencetak bayangan blackhole, sehingga dapat dipotret. Dan itulah yang kita lihat saat ini.

Memotret blackhole sesungguhnya tidak semudah beli cilok di depan warung geprek rahayu. Blackhole adalah benda yang kecil dan terletak sangat jauh. Blackhole terdekat dengan planet bumi adalah Super Massive Black Hole (SMBH) Sagittarius A* (Sagittarius A star, red). Blackhole tersebut tidak terletak di galaksi kita, bimasakti. Jaraknya dari bumi adalah 28.000 tahun cahaya. Lalu kenapa kita malah "mengamati" blackhole di galaksi Messier 87 (M87) yang berjarak 55 juta tahun cahaya dari bumi? Karena blackhole Sagittarius A* berukuran lebih kecil ribuan kali dari blackhole di M87, Sagittarius A* juga 100 kali lebih terang, dan tidak aktif. Sama seperti manusia, bukankah kita lebih mudah melihat kesalahan orang lain dibanding melihat kesalahan diri sendiri? *ea* huks. Ya jadi begitu.

Lalu bagaimana proses "mengamati" blackhole ini? Berdasarkan perhitungan matematis, untuk mengamati blackhole dibutuhkan teleskop seukuran dengan planet bumi. Tapi, jangan pusing dulu shay. Alhamdulillah, manusia dianugerahkan akal pikiran yang luar biasa keren jika digunakan dengan bijak(?). Pada tahun 1965, lahir teknologi yang bernama Very Long Baseline Interferometry (VLBI).

Gambar diambil dari google.

Teknologi ini adalah teknologi yang memungkinkan menggabungkan beberala teleskop di berbagai belahan bumi dan menghasilkan teleskop virtual yang menghasilkan resolusi luar biasa tinggi. Pada tahun 2009, misi Event Horizon Telescope dimulai, terdapat 8 teleskop yang digabungkan. ALMA dan APEX telescope di Chile, IRAM 30-meter telescope di Spanyol, James Clerk Maxwell Telescope dan Submillimeter Array di Hawaii, USA, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano di Mexico, Submillimeter Telescope di Arizona, USA, dan South Pole Telescope, di Antartika. Dibutuhkan hampir satu dekade untuk membangun interkoneksi untuk misi EHT, hingga akhirnya di tahun 2017, EHT siap untuk merekam pengamatan SMBH M87 pada berbagai panjang gelombang dalam bentuk data. Misi ini melibatkan lebih dari 200 orang cerdas dari lebih 100 institusi di seluruh dunia (sekitar 40 negara). Keren banget nggak sih? Kalau kata komisioner European Research Comission (ERC), sains juga bisa menyatukan politik, soalnya 40 negara itu harus kerjasama dalam mencapai tujuan yang sama. Wkwkwk ngerti ga gengs maksud saya teh? Ya gitu lah ya wkwk.

Selanjutnya data perlu diolah dan dianalisis secara akurat dan scientific. Pusat komputasi EHT yang berada di Eropa dan Amerika menerima dan menganalisis 350 Terabytes data per hari dari tiap teleskop. Saya tekankan sekali lagi, 350 terabytes dari setiap teleskop. Dan dalam kasus ini ada 8 teleskop. Per hari ya. Per hari. Data tersebut disinkronisasi dengan jam atom (atomic clock) yang sangat presisi, dengan error 1 detik per 10 juta tahun. Dan kemudian, pada 10 April 2019, citra peristiwa blackhole di pusat galaksi M87 akhirnya dirilis. Untuk pertama kalinya dalam sejarah kemanusiaan, citra blackhole diketahui. Huks huks.

Gambar diambil dari google

Gambar sebuah cincin plasma yang mengitari bagian gelap. Bagian gelap ini adalah bayangan blackhole yang dicetak oleh cahaya latar belakang yang dibelokkan, ukurannya kira-kira 2.6 kali Radius Schwarzchild blackhole M87. Selanjutnya semburan cahaya tersebut dikenal sebagai jet yang terbentuk akibat medan magnetik yang luar biasa besar dari blackhole. Jet tersebut memancar dengan sudut yang hampir mengarah ke Bumi. Karena arah jet selalu tegak lurus terhadap cakram akresi, maka dalam kasus blackhole M87, cakram akresi materi menghadap ke Bumi. Itu kenapa pada gambar blackhole tersebut kita melihat bagian cincin yang lebih terang dari bagian lainnya. Berdasarkan penuturan teteh-teteh di konferensi blackhole di channel yutub "European Comission" diketahui bahwa cakram akresi materi di sekitar blackhole mengorbit searah jarum jam. Kata tetehnya, ini sangat sesuai dengan teori Einstein dan simulasinya. What an amazing moment!

So, guys, inilah sains. Sains meneliti sesuatu yang tujuannya adalah untuk belajar lebih banyak lagi dan lagi tentang sesuatu itu, bukan hanya untuk menemukan kegunaannya bagi kehidupan saja. Huhuhu *DEEP*

Kemudian mungkin banyak yang bertanya-tanya kenapa gambarnya blur. Karena baru itulah yang bisa dilakukan. Lalu bagaimana supaya citra black hole tidak blur? Para astronom ini harus dapat menyetel teleskop radio mereka ke panjang gelombang yang lebih pendek lagi, sehingga mereka membutuhkan teleskop yang lebih besar pula. Jadi ya kita harus menggunakan teleskop yang lebih besar lagi dari EHT artinya kita harus menggunakan teleskop yang ukurannya lebih besar dari bumi. Padahal, EHT itu dah bisa digunakan untuk membaca koran di New York selagi kita ngopi di Paris (mon maap ni). Cape deh. Tapi masih kurang aja~ huf *DEAD*

Selanjutnya saya ingin berterimakasih dan memberikan apresiasi tak terhingga kepada seluruh tim EHT, seluruh astronom di seluruh dunia, seluruh astronot di seluruh dunia, dan semua pecinta sains dan pencinta ilmu pengetahuan dan para pembaca tentu saja *ceileh*. Terima kasih para ilmuwan. Semua ilmuwan. Bagi saya tidak ada ilmuwan islam, kristen, hindu, dsb. Ilmuwan ya ilmuwan. Ilmuwan tidak dibatasi apapun, karena sains itu tentatif. Tidak ada ujungnya. Sehingga sains itu selalu berkembang. Maka mari hargai semua ilmuwan yang pernah berjasa dalam ilmu pengetahuan, sekecil apapun itu.

Sejarah baru dalam sains baru saja tercetak. Kita adalah manusia-manusia beruntung yang bisa menyaksikan sejarah baru, bahkan si pemikir utama yang jenius, Einstein, tidak memiliki kesempatan pembuktian dari teorinya sendiri. Saya mau ngasih quote dari stephen hawking yang beliau sampaikan di Chile beberapa tahun yang lalu.
Begini,
"Black holes aint as black as they are painted. They are not the eternal prisons they were once though, things can get out of a black hole both on the outside and possibly to another universe. So if you feel you are in a black hole, don't give up, there's a way out."

Baiklah, jadi begitu penjelasan singkatnya. Mohon maaf jika ada salah kata. Karena sesungguhnya manusia tempatnya salah (?) Iya kan? Dan mohon maaf juga jika penjelasan kurang mendetail karena saya sesungguhnya adalah STP bukan sarjana astronomi. Terima kasih sudah mau membaca. Pis lov and gaul.

Referensi:
-https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab0ec7
-Konferensi pers first image of blackhole youtube channel "European Comission"