Teori Lubang Hitam Stephen Hawking Mendapatkan Bukti

(Live Science)

KBRN, Massachusetts: Salah satu teori Stephen Hawking yang paling terkenal telah terbukti benar, menggunakan riak dalam ruang-waktu yang disebabkan penggabungan dua lubang hitam yang jauh.

Teorema luas lubang hitam, yang diturunkan Hawking pada tahun 1971 dari teori relativitas umum Einstein, menyatakan bahwa tidak mungkin luas permukaan lubang hitam berkurang seiring waktu. Aturan ini menarik minat fisikawan karena terkait erat dengan aturan lain yang tampaknya mengatur waktu untuk berjalan dalam arah tertentu: hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi, atau ketidakteraturan, dari sistem tertutup harus selalu meningkat. Karena entropi lubang hitam sebanding dengan luas permukaannya, keduanya harus selalu meningkat.

Menurut studi baru, konfirmasi para peneliti tentang hukum area tampaknya menyiratkan bahwa sifat-sifat lubang hitam adalah petunjuk penting bagi hukum tersembunyi yang mengatur alam semesta. Anehnya, hukum area tampaknya bertentangan dengan teorema lain yang telah terbukti dari fisikawan terkenal: bahwa lubang hitam harus menguap dalam skala waktu yang sangat lama, jadi mencari tahu sumber kontradiksi antara kedua teori tersebut dapat mengungkapkan fisika baru.

"Luas permukaan lubang hitam tidak dapat dikurangi, yang seperti hukum kedua termodinamika. Ia juga memiliki kekekalan massa, karena Anda tidak dapat mengurangi massanya, jadi itu analog dengan kekekalan energi," penulis utama Maximiliano Isi, seorang astrofisikawan di Massachusetts Institute of Technology, seperti dikutip dari Live Science, Minggu (20/6/2021). 

"Awalnya orang-orang seperti 'Wow, itu paralel yang keren,' tapi kami segera menyadari bahwa ini fundamental. Lubang hitam memiliki entropi, dan itu sebanding dengan area mereka. Ini bukan hanya kebetulan yang lucu, ini adalah fakta mendalam tentang dunia. yang mereka ungkapkan."

Area permukaan lubang hitam ditentukan oleh batas bola yang dikenal sebagai cakrawala peristiwa — di luar titik ini tidak ada apa pun, bahkan cahaya, yang dapat lolos dari tarikan gravitasinya yang kuat. Menurut interpretasi Hawking tentang relativitas umum, ketika luas permukaan lubang hitam bertambah seiring dengan massanya, dan karena tidak ada benda yang dilemparkan ke dalam yang dapat keluar, luas permukaannya tidak dapat berkurang. Tetapi luas permukaan lubang hitam juga menyusut semakin banyak ia berputar, jadi para peneliti bertanya-tanya apakah mungkin untuk melempar benda ke dalam cukup keras sehingga membuat lubang hitam itu berputar cukup untuk mengurangi luasnya.

"Anda akan membuatnya berputar lebih banyak, tetapi tidak cukup untuk mengimbangi massa yang baru saja Anda tambahkan," kata Isi. "Apa pun yang Anda lakukan, massa dan putaran akan membuat Anda mendapatkan area yang lebih besar."

Untuk menguji teori ini, para peneliti menganalisis gelombang gravitasi, atau riak dalam struktur ruang-waktu, yang diciptakan 1,3 miliar tahun lalu oleh dua lubang hitam raksasa saat mereka berputar ke arah satu sama lain dengan kecepatan tinggi. Ini adalah gelombang pertama yang pernah terdeteksi pada tahun 2015 oleh Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), sinar laser sepanjang 3.000 kilometer yang mampu mendeteksi distorsi sekecil apa pun dalam ruang-waktu dengan cara mengubah panjang jalurnya.

Dengan membagi sinyal menjadi dua bagian – sebelum dan setelah lubang hitam bergabung – para peneliti menghitung massa dan putaran dari kedua lubang hitam asli dan yang baru digabungkan. Angka-angka ini, pada gilirannya, memungkinkan mereka untuk menghitung luas permukaan setiap lubang hitam sebelum dan sesudah tumbukan.

"Saat mereka berputar satu sama lain lebih cepat dan lebih cepat, gelombang gravitasi meningkat dalam amplitudo terus  dan terus sampai mereka akhirnya jatuh ke satu sama lain - membuat ledakan besar gelombang ini," kata Isi. "Yang tersisa dari Anda adalah lubang hitam baru yang berada dalam keadaan tereksitasi ini, yang kemudian dapat Anda pelajari dengan menganalisis bagaimana getarannya. Ini seperti jika Anda membunyikan bel, nada dan durasi spesifik yang dibunyikannya akan memberi tahu Anda struktur bel itu, dan juga terbuat dari apa."

Luas permukaan lubang hitam yang baru dibuat lebih besar dari dua gabungan awal, membenarkan hukum luas Hawking dengan tingkat kepercayaan lebih dari 95%. Menurut para peneliti, hasil mereka cukup sesuai dengan apa yang mereka perkirakan. Teori relativitas umum — dari mana hukum area berasal — melakukan pekerjaan yang sangat efektif untuk menggambarkan lubang hitam dan objek skala besar lainnya.

Namun, misteri sebenarnya dimulai ketika kita mencoba mengintegrasikan relativitas umum — aturan-aturan pada benda-benda besar — ​​dengan mekanika kuantum — aturan-aturan pada benda yang sangat kecil. 

Reaksi anda terhadap berita ini :

Komentar

00:00:00 / 00:00:00