Lubang Hitam: Pengertian, Pembentukan, dan Jenis-Jenis

• min read

Table of Contents

Lubang hitam adalah objek kosmik yang terbentuk dari sisa-sisa bintang raksasa dengan daya gravitasi sangat luar biasa, suatu kekuatan yang mengunci segala sesuatu di dalamnya, termasuk partikel cahaya. Terjadinya fenomena ini diawali dari keruntuhan gravitasi sebuah bintang besar yang terjadi ketika semua bahan bakar nuklir di dalamnya telah habis terpakai.

Dari proses ini, muncul sebuah titik dengan kerapatan yang tak terhingga yang diberi nama singularitas, dengan batas di sekitarnya yang disebut cakrawala peristiwa. Di dalam batas ini, semua lintasan ruang dan waktu bermuara pada singularitas, memastikan segala bentuk materi atau radiasi yang melewatinya tidak bisa lolos.

A. Pengertian Lubang Hitam

Berikut ini beberapa pengertian lubang hitam menurut para ahli antara lain.

Menurut Karl Schwarzschild, lubang hitam adalah area yang dihasilkan oleh relativitas umum, di mana terdapat sebuah batas kritis yang disebut horizon peristiwa, yang secara efektif mencegah segala sesuatu di dalamnya untuk keluar.
Menurut Roger Penrose, lubang hitam adalah suatu produk dari runtuhnya materi secara ekstrem yang menciptakan singularitas, di mana gambaran geometri klasik tidak lagi valid untuk menjelaskan struktur ruang maupun waktu, dan dilingkupi oleh sebuah permukaan terperangkap yang menjadi horizon.
Menurut Stephen Hawking, lubang hitam adalah fenomena yang memiliki horizon dan juga memancarkan radiasi kuantum (radiasi Hawking), yang menunjukkan adanya massa, suhu, serta entropi.
Menurut Kip Thorne, lubang hitam adalah sebuah benda langit yang terbentuk dari kolaps gravitasi, di mana pengenalan terhadapnya dilakukan melalui efek gravitasi ekstrem dan sinyal gelombang gravitasi yang dipancarkan.
Menurut John Archibald Wheeler, lubang hitam adalah benda di alam semesta yang keberadaannya dicirikan oleh horizon peristiwa, sebuah batas di mana segala sesuatu, termasuk informasi dan materi, tidak bisa kembali setelah melewatinya.

B. Pembentukan Lubang Hitam

Pembentukan lubang hitam adalah hasil dari kolaps gravitasi, yang sering kali bersumber dari bintang dengan massa raksasa. Saat bahan bakar nuklir pada bintang itu telah habis terpakai, reaksi fusi yang berfungsi melawan gaya gravitasi internalnya akan terhenti sepenuhnya. Saat tidak ada lagi tekanan radiasi dari fusi nuklir, daya gravitasi akan berkuasa dan mulai menarik seluruh massa bintang ke bagian terdalamnya. Ketika massa inti yang tersisa melampaui batas Tolman–Oppenheimer–Volkoff, tidak ada kekuatan yang bisa menghentikan keruntuhan, dan pada akhirnya lubang hitam terbentuk.

Pembentukan lubang hitam mencapai tahap akhirnya melalui ledakan supernova atau hipernova, yang menghempaskan lapisan luar bintang ke angkasa, sedangkan inti bintang itu sendiri runtuh ke dalam. Saat itu, kepadatan materi meningkat drastis, dan ruang-waktu di sekitarnya melengkung secara ekstrem, menciptakan cakrawala peristiwa, yaitu batas tak terlihat di mana tidak ada cahaya atau materi yang dapat lolos. Melalui proses ini, terwujudlah lubang hitam yang massanya setara dengan beberapa kali hingga puluhan kali massa Matahari, yang kemudian disebut lubang hitam bermassa bintang.

Selain melalui kolaps bintang-bintang besar, lubang hitam juga bisa dihasilkan dari penggabungan bintang neutron atau akumulasi materi dalam jumlah masif di pusat galaksi, yang pada akhirnya menciptakan lubang hitam supermasif. Proses penimbunan materi secara bertahap serta penggabungan lubang hitam kecil selama miliaran tahun melahirkan lubang hitam supermasif yang massanya dapat mencapai jutaan hingga miliaran kali massa Matahari. Oleh karena itu, lubang hitam tercipta dari interaksi rumit antara gravitasi, siklus hidup bintang, serta dinamika kosmik yang telah berlanjut sejak permulaan alam semesta.

C. Jenis-Jenis Lubang Hitam

Berikut ini beberapa jenis dari lubang hitam antara lain.

1. Lubang Hitam Bermassa Bintang (Stellar-Mass Black Hole)

Lubang hitam bermassa bintang adalah lubang hitam yang tercipta dari inti bintang masif yang runtuh setelah terjadinya ledakan supernova yang luar biasa. Lazimnya, bintang yang berpotensi membentuk lubang hitam ini memiliki massa awal yang lebih dari 20 kali massa Matahari. Berhentinya tekanan radiasi akibat habisnya bahan bakar nuklir membuat inti bintang kolaps secara hebat, menciptakan singularitas dengan horizon peristiwa sebagai batas di sekitarnya. Dengan massa yang berkisar 3 sampai puluhan kali massa Matahari, lubang hitam ini biasanya berada di dalam galaksi. Sebuah contoh dari lubang hitam jenis ini yaitu Cygnus X-1, yang posisinya berada di galaksi Bima Sakti.

2. Lubang Hitam Supermasif (Supermassive Black Hole)

Massa lubang hitam supermasif bisa jutaan, bahkan miliaran kali lebih besar dari massa Matahari. Jenis lubang hitam ini biasanya berlokasi di pusat galaksi, dengan Sagitarius A* di inti galaksi Bima Sakti sebagai contoh yang paling terkenal. Meskipun asal-usul lubang hitam supermasif masih belum terpecahkan, ada beberapa teori yang menunjukkan bahwa objek ini bisa jadi terbentuk dari penyatuan lubang hitam bermassa bintang, atau dari runtuhnya awan gas raksasa di masa-masa awal galaksi. Interaksi lubang hitam jenis ini dengan materi di sekitarnya memiliki efek signifikan terhadap pembentukan bintang dan susunan galaksi, yang pada akhirnya memberi peran besar bagi perkembangan galaksi.

3. Lubang Hitam Menengah (Intermediate-Mass Black Hole)

Berada di antara lubang hitam bermassa bintang dan supermasif, lubang hitam menengah memiliki massa sekitar ratusan hingga ribuan kali massa Matahari. Pengamatan gelombang gravitasi dan fenomena sinar-X di gugus bola telah memberikan petunjuk tentang keberadaan lubang hitam ini, meskipun bukti-buktinya masih terbatas. Pembentukan lubang hitam jenis ini kemungkinan besar terjadi dari penggabungan beberapa lubang hitam bermassa bintang di area padat, seperti pusat gugus bintang. Lubang hitam menengah dianggap sebagai kunci untuk menjelaskan bagaimana lubang hitam supermasif dapat tumbuh dan berkembang.

4. Lubang Hitam Primordial (Primordial Black Hole)

Lubang hitam primordial adalah jenis lubang hitam yang diduga tercipta sesaat setelah Big Bang, berbeda dengan yang berasal dari keruntuhan bintang. Massa yang dimiliki oleh lubang hitam primordial bisa sangat beragam, dari sekecil asteroid hingga lebih besar dari Matahari. Berdasarkan perhitungan, fluktuasi kepadatan di awal alam semesta bisa cukup besar untuk menyebabkan keruntuhan gravitasi di beberapa area, dan hal ini menjadi dasar teori tersebut. Keberadaan lubang hitam primordial dapat menjadi solusi bagi misteri materi gelap, yang karakternya belum terpecahkan.

Referensi:

NQZ, Rinto Anugraha. 2017. Pengantar Teori Relativitas dan Kosmologi. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.