Menggunakan teleskop seukuran planet, para astronom telah menangkap gambar pertama dari keanehan luar angkasa ini. Inilah mengapa itu penting.
Lebih dari 50 juta tahun cahaya jauhnya, di jantung galaksi elips raksasa yang disebut Messier 87, seekor binatang raksasa melahap apa pun yang terlalu dekat. Bintang, planet, gas, dan debu—bahkan cahaya pun tidak lolos dari cengkeraman monster itu setelah melewati ambang yang disebut horizon peristiwa.
Hari ini, para ilmuwan mengungkap gambar objek itu, sebuah lubang hitam supermasif yang memiliki massa yang sama dengan 6,5 miliar matahari. Menyerupai kehampaan melingkar yang dikelilingi oleh cincin cahaya miring, gambar tengara ini adalah kilasan siluet lubang hitam pertama di dunia, sebuah gambar yang merayap hingga ke tepi mulut lubang hitam yang tak terhindarkan.
Gambar baru ini merupakan pencapaian menakjubkan dari proyek Event Horizon Telescope, sebuah kolaborasi global lebih dari 200 ilmuwan menggunakan berbagai observatorium yang tersebar di seluruh dunia, dari Hawaii hingga Kutub Selatan. Gabungan, susunan ini berfungsi seperti teleskop seukuran Bumi, dan ia mampu mengumpulkan lebih dari satu petabyte data saat menatap lubang hitam M87 pada April 2017. Kemudian, butuh dua tahun bagi para ilmuwan untuk menyusun mugshot tersebut.
Sebelumnya, manusia hanya dapat melihat bukti tidak langsung bahwa lubang hitam bahkan ada dengan mencari bintang yang tampaknya mengorbit benda-benda aneh, dengan menangkap radiasi dari materi super panas yang berputar-putar ke dalamnya, atau dengan melihat pancaran partikel yang sangat energik diluncurkan dari lingkungannya yang penuh gejolak. Baru-baru ini, para astronom menangkap pandangan pertama mereka tentang apa yang tampak seperti bintang yang menjadi lubang hitam.
“Kami telah mempelajari lubang hitam begitu lama sehingga terkadang mudah untuk melupakan bahwa tidak ada dari kami yang pernah melihatnya,” kata direktur National Science Foundation France Cordova hari ini saat konferensi pers mengumumkan pencapaian tim, yang diadakan di National Press Club. di Washington, D.C.
“Kami senang dapat melaporkan kepada Anda hari ini bahwa kami telah melihat apa yang kami pikir tidak dapat dilihat,” tambah direktur proyek Shep Doeleman dari Institut Astrofisika Harvard-Smithsonian. “Apa yang Anda lihat adalah bukti cakrawala peristiwa … kami sekarang memiliki bukti visual lubang hitam.”
Enam makalah yang diterbitkan hari ini di Astrophysical Journal Letters menggambarkan perjalanan pengamatan, proses pencapaiannya, dan detail yang diungkapkan oleh gambar tersebut. Salah satu kesimpulan utama adalah perhitungan yang lebih langsung dari massa lubang hitam, yang mengikuti perkiraan yang berasal dari gerakan bintang yang mengorbit. Data tersebut juga menawarkan beberapa petunjuk tentang bagaimana beberapa lubang hitam supermasif berhasil melepaskan semburan partikel raksasa yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.
“Ini benar-benar luar biasa, hampir merendahkan hati dengan cara tertentu,” kata Doeleman. “Alam berkonspirasi untuk membiarkan kita melihat sesuatu yang kita pikir tidak terlihat.”
Oranye di bulan
Teleskop Horizon Peristiwa awalnya bertujuan untuk mengambil gambar lubang hitam supermasif di inti galaksi kita, Bima Sakti. Disebut Sagitarius A*, lubang hitam itu relatif kecil dibandingkan dengan M87, yang massanya hanya empat juta matahari. Karena M87 adalah salah satu lubang hitam terdekat dan terbesar, tim juga memutuskan untuk mengarahkan teleskop ke sana, berharap pada akhirnya dapat membandingkan kedua memar tersebut.
Melihat ke jantung galaksi kita ternyata sedikit lebih rumit daripada menatap laras lubang hitam di gugus galaksi berikutnya, itulah sebabnya potret M87 keluar lebih dulu.
Alih-alih menjadi snapshot tunggal, seperti banyak foto spektakuler yang diambil oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble, gambar EHT adalah produk dari proses yang disebut interferometri, yang menggabungkan pengamatan dari beberapa teleskop menjadi satu gambar. Saat piringan terpisah secara bersamaan mengamati target yang sama, para ilmuwan dapat menyusun pengamatan dan “melihat” sebuah objek seolah-olah mereka menggunakan satu piringan raksasa yang membentang jarak antara teleskop tersebut.
Gambar menakjubkan luar angkasa dan keajaibannya
Untuk mengatasi lubang hitam supermasif ini—yang sangat kecil dibandingkan galaksi di sekelilingnya—konsorsium perlu memanfaatkan kekuatan teleskop radio di seluruh planet ini. Pada akhirnya, enam observatorium di Meksiko, Hawaii, Arizona, Chili, dan Spanyol mengarahkan pandangan mereka ke langit dan menatap M87, yang merupakan galaksi terbesar di pusat gugus Virgo. Berfungsi sebagai satu teleskop seukuran Bumi, jaringan ini dapat mendeteksi objek hanya sepersepuluh ribu ukuran sudut yang dapat dilihat Hubble.
“Apa yang kami coba gambarkan benar-benar kecil di langit,” kata Katie Bouman dari Caltech, anggota tim pencitraan EHT. “Ukurannya kira-kira sama dengan jika Anda mencoba mengambil gambar jeruk di bulan.”
Selama beberapa hari, tim mengamati M87 dalam panjang gelombang radio pendek, karena gelombang radio dapat menembus selubung keruh debu dan gas yang mengelilingi pusat galaksi. Selama menjalankan observasi tersebut, yang juga mencakup target selain M87, tim mengumpulkan begitu banyak data—lima petabyte—sehingga satu-satunya cara yang masuk akal untuk mentransfernya adalah dengan mengirimkan hard drive sebenarnya, bukan mengirimkannya secara digital.
“Lima petabyte adalah data yang banyak,” kata anggota tim Dan Marrone dari University of Arizona. “Ini setara dengan 5.000 tahun file MP3, atau menurut sebuah penelitian yang saya baca, seluruh koleksi selfie selama seumur hidup dari 40.000 orang.”
Kemudian, karena menggabungkan pengamatan dari berbagai observatorium bukanlah tugas yang mudah, empat tim memproses data secara mandiri, menggunakan algoritme yang berbeda dan mengujinya dengan model yang berbeda. Pada akhirnya, gambar yang dihasilkan masing-masing tim sangat mirip, menunjukkan bahwa pengamatannya kuat dan snapshot akhir adalah yang seakurat mungkin. Yang pasti, tampilannya hampir tidak bisa dibedakan dari simulasi yang dibuat tim pada tahun-tahun menjelang peluncurannya.
“Ini hampir menakutkan seperti yang kami perkirakan,” kata anggota tim EHT Sera Markoff dari University of Amsterdam. “Saya terus menariknya di ponsel saya pada jam-jam aneh dan melihatnya.”
Segera, tim berencana untuk membagikan gambar lubang hitam supermasif terdekat dan tersayang ke Bumi — tetapi hanya karena Sagitarius A* lebih dekat, jangan harap gambarnya terlihat lebih tajam daripada yang sudah mereka dapatkan.
“M87 berjarak sekitar dua ribu kali lebih jauh, tetapi lubang hitamnya sekitar dua ribu kali lebih besar,” kata Lord Martin Rees dari University of Cambridge, astronom kerajaan Inggris. “Mereka memiliki ukuran sudut yang sama di langit.”
Massa 6,5 miliar kali matahari
Dengan gambar di tangan, para ilmuwan sekarang dapat mulai menyelidiki beberapa misteri yang lebih dalam dari fisika lubang hitam, termasuk memastikan fondasi dasarnya.
“Apa yang benar-benar ingin kami ketahui dari pengamatan ini adalah, apakah sifat lubang hitam ini benar-benar seperti yang kami harapkan jika Einstein benar?” kata Rees.
Sejauh ini, tampaknya Albert Einstein benar—semacam itu. Meskipun fisikawan terkenal itu skeptis bahwa lubang hitam benar-benar ada, solusi persamaannya untuk teori relativitas umum, yang ia terbitkan pada tahun 1915, meramalkan bahwa jika benda ekstra masif menghuni alam semesta, mereka pasti berbentuk bulat, menyerupai bayangan gelap. tertanam dalam lingkaran cahaya.
Gambar M87 cocok dengan prediksi tersebut, meskipun cincin cahayanya agak tidak rata, sehingga terlihat seperti donat yang besar. Tetap saja, itu yang diharapkan. Materi yang berputar-putar di sekitar lubang hitam membentuk piringan bercahaya, dan karena sebagian piringan itu bergerak ke arah kita, hal itu menyebabkan sebagian lingkaran menjadi sedikit lebih terang.
“Semuanya bergerak, jadi sebagian harus dipancarkan ke arahmu—inilah kesalahan mereka di Interstellar!” Kata Markoff, mengacu pada penggambaran artis tentang lubang hitam supermasif di film 2014. “Ada sesuatu yang sangat menantang saat melihat gambar ini dan menyadari bahwa Anda sedang melihat ke dalam lubang runtuhan dalam ruang-waktu,” tambahnya.
Berdasarkan horizon peristiwa M87, tim juga mengukur massanya kira-kira 6,5 miliar matahari, menempatkannya dalam perkiraan tidak langsung yang berasal dari gerakan bintang yang mengorbit. Namun, secara problematis, perkiraan massa tersebut jauh lebih besar daripada jumlah yang diperoleh dari gerakan gas yang mengorbit, yang merupakan teknik yang lebih mudah dan umum digunakan saat mencoba menimbang lubang hitam. Tetapi jika metode itu tidak berhasil, inilah saatnya bagi para ilmuwan untuk mencari tahu alasannya.
“Kami meningkatkan jenis galaksi yang dapat kami jangkau dengan dinamika gas, jadi ini mungkin waktu yang sangat penting untuk mengkalibrasi teknik tersebut dengan benar,” kata astrofisikawan Jenny Greene dari Universitas Princeton.
Tapi sementara data baru membantu mengetahui massa lubang hitam, agak sulit bagi tim untuk mengatakan dengan tepat seberapa jauh cakrawala peristiwa M87 meluas. Sama seperti bayangan atau siluet yang sering kali memiliki tepi kabur, begitu pula lingkaran hitam pada gambar baru. Lebar persisnya bergantung pada sejumlah parameter yang belum diketahui, seperti seberapa cepat lubang hitam berputar dan orientasi persisnya di ruang angkasa.
Kemungkinan jika lubang hitam diparkir di tata surya kita, horizon peristiwanya akan membentang jauh melampaui orbit Pluto, mungkin lebih dari 120 kali jarak dari Bumi ke matahari.
Anehnya, itu berarti Anda bisa berjalan melintasi cakrawala peristiwa M87 dan bahkan tidak merasakannya—lubang hitamnya sangat besar sehingga ruang-waktu hampir tidak melengkung pada titik ini. Di sana, tarikan gravitasi M87 yang sangat besar akan sama di seluruh tubuh Anda, dari kepala hingga jari kaki. Tetapi saat Anda jatuh lebih dekat, kelengkungan akan meningkat sampai Anda akhirnya terkoyak menjadi untaian spageti vertikal (Anda pasti akan menyadarinya, dan itu akan mulai terasa tidak nyaman lebih awal).
Jet setter
Tidak ada yang benar-benar tahu apa, jika ada, inti dari lubang hitam, yang disebut singularitas. Lubang di jalinan alam semesta ini dikelilingi oleh bentangan ruang-waktu yang melengkung dan eksotis, yang darinya tidak ada yang lolos.
Namun, gambar baru akan membantu para astronom berharap untuk memahami lebih banyak tentang bagian luar M87, terutama air mancur partikel yang sangat energik yang bergerak dengan kecepatan hampir sama dengan kecepatan cahaya. Mencakup sekitar 4.900 tahun cahaya, jet tampak M87 adalah salah satu tontonan paling menarik di alam semesta terdekat.
Sebuah lubang hitam yang meledakkan materi ke luar angkasa mungkin terdengar paradoks, mengingat bahwa mereka umumnya cenderung menghirup materi, tetapi benda-benda eksotis ini tidak ada artinya jika tidak membingungkan.
“Tampaknya mereka sama bagusnya dalam mendorong materi—jet, angin, dan arus keluar—sebagaimana mereka dalam mengumpulkan materi,” kata Daryl Haggard dari McGill University, mencatat bahwa para ilmuwan benar-benar tidak memiliki gagasan yang jelas tentang bagaimana sebenarnya lubang hitam menghasilkan energi. jet.
Melihat antarmuka antara cahaya, materi, dan horizon peristiwa M87 dapat membantu para ilmuwan menyelesaikan proses yang penuh teka-teki ini. Beberapa observatorium sebelumnya mengarahkan mata mereka ke lubang hitam dan mencoba melepaskan mesin di belakang jetnya, mempelajarinya dalam panjang gelombang yang mencakup spektrum elektromagnetik.
Jet seperti itu tampaknya berasal dari piringan materi yang berputar-putar di sekitar cakrawala peristiwa, di wilayah yang disebut ergosfer, kata Markoff. Di sini, ruang-waktu tidak pernah diam dan terus berputar. Ini adalah lingkungan yang dicirikan oleh garis medan magnet yang kuat, gas yang dipanaskan hingga jutaan derajat, dan partikel yang bergerak cepat hampir mustahil. Interaksi antara elemen-elemen tersebut pada skala mikroskopis entah bagaimana melepaskan kekuatan luar biasa yang terkandung dalam jet.
Dengan membandingkan jet M87 yang relatif aktif dengan gambar akhirnya dari lubang hitam aktif galaksi kita sendiri, Markoff berkata, “kita dapat lebih memahami pasang surut pengaruh lubang hitam dalam perjalanan panjang sejarah alam semesta kita.”

Enzo merupakan the rising star di bidang jurnalis politik dan gaya hidup di Indonesia. Ia sering diundang menjadi narasumber pada acara-acara debat dan talk show di media swasta nasional.