LUBANG PUTIH: SEJARAH, TEORI DAN BAGAIMANA TERBENTUKNYA - FISIK - 2025

The lubang putih adalah singularitas ruang - waktu, milik solusi yang tepat dari persamaan relativitas umum. Singularitas ini memiliki apa yang disebut cakrawala peristiwa. Artinya adanya penghalang, yang di dalam lubang putih tidak ada yang dapat menembus dari luar. Secara teoritis, lubang putih adalah singularitas yang menuju masa lalu.

Saat ini belum ada yang bisa mengamati. Tapi ada kemungkinan kita berhutang keberadaan kita pada yang paling istimewa dari semuanya: Big Bang 13,8 miliar tahun lalu dapat dianggap sebagai peristiwa yang disebabkan oleh lubang putih supermasif.

Massa besar seperti planet dapat melengkungkan ruang-waktu. Sumber: Mysid

Teori relativitas umum menganggap bahwa ruang-waktu dapat dideformasi oleh efek percepatan atau dengan adanya benda-benda masif. Ini adalah teori yang sama yang memprediksi keberadaan lubang hitam, di mana lubang putih akan menjadi pasangannya. Oleh karena itu, keberadaannya dianggap sama-sama memungkinkan.

Nah, untuk membentuk singularitas ruang-waktu diperlukan beberapa mekanisme fisik. Dalam kasus lubang hitam, penyebabnya adalah keruntuhan gravitasi bintang supermasif.

Tetapi mekanisme fisik yang dapat membentuk singularitas seperti lubang putih belum diketahui. Meskipun para kandidat sudah pasti muncul untuk menjelaskan kemungkinan pelatihan mereka, seperti yang akan segera terlihat.

Perbedaan antara lubang hitam dan lubang putih

Banyak lubang hitam yang diketahui adalah sisa-sisa bintang super raksasa yang mengalami keruntuhan internal.

Ketika itu terjadi, gaya gravitasi meningkat sedemikian rupa sehingga tidak ada yang mendekat akan dapat melepaskan diri dari pengaruhnya, bahkan cahaya.

Itulah mengapa lubang hitam mampu menelan segala sesuatu yang jatuh ke dalamnya. Sebaliknya, tidak ada yang bisa masuk ke lubang putih, semuanya akan ditolak atau ditolak.

Mungkinkah keberadaan objek seperti itu? Bagaimanapun, lubang hitam bertahan untuk waktu yang lama sebagai solusi matematis untuk persamaan medan Einstein, sampai mereka terdeteksi berkat efek gravitasi dan radiasi yang ditimbulkannya di sekitarnya, dan baru-baru ini difoto.

Sebaliknya, lubang putih masih tersembunyi dari ahli kosmologi, jika memang ada.

Sejarah penemuannya

Teori keberadaan lubang putih berawal dari karya Karl Schwarzschild (1873-1916), seorang fisikawan Jerman dan orang pertama yang menemukan solusi yang tepat untuk persamaan medan relativistik Albert Einstein.

Untuk melakukan ini, ia mengembangkan model dengan simetri bola yang solusinya memiliki singularitas, yaitu lubang hitam dan rekan putihnya.

Karya Schwarzschild tidak terlalu populer, mungkin telah diterbitkan selama Perang Dunia Pertama. Butuh beberapa tahun bagi dua fisikawan untuk mengambilnya secara independen pada 1960-an.

Pada tahun 1965, ahli matematika Igor Novikov dan Yuval Ne'eman menganalisis solusi Schwarzschild, tetapi menggunakan sistem koordinat yang berbeda.

Saat itu istilah lubang putih belum diciptakan. Faktanya, mereka dikenal sebagai "inti yang tertinggal", dan dianggap tidak stabil.

Namun, sebagai pendamping lubang hitam, para peneliti mencoba menemukan objek fisik yang sifatnya sesuai dengan prediksi lubang putih.

Quasar dan lubang putih

Para peneliti percaya mereka menemukannya di quasar, benda paling terang di alam semesta. Ini memancarkan aliran radiasi yang kuat yang dapat dideteksi oleh teleskop radio, seperti seharusnya lubang putih.

Namun, energi quasar akhirnya diberi penjelasan yang lebih layak, terkait lubang hitam di pusat galaksi. Dan lubang putih kembali menjadi entitas matematika abstrak.

Jadi, meskipun diketahui, lubang putih kurang mendapat perhatian dibandingkan lubang hitam. Hal ini tidak hanya disebabkan oleh fakta bahwa mereka diyakini tidak stabil, yang membuat keberadaan mereka yang sebenarnya diragukan, tetapi juga karena tidak ada hipotesis yang masuk akal tentang kemungkinan asal mereka.

Sebaliknya, lubang hitam muncul dari keruntuhan gravitasi bintang, fenomena fisik yang telah didokumentasikan dengan baik.

Kemungkinan ditemukannya lubang putih

Para peneliti yakin bahwa mereka akhirnya mendeteksi lubang putih dalam fenomena yang disebut GRB 060614, yang terjadi pada tahun 2006. Fenomena ini telah diusulkan sebagai penampakan lubang putih yang pertama kali didokumentasikan.

GRB 060614 adalah ledakan sinar gamma yang terdeteksi oleh Observatorium Swift Neil Gehrels pada tanggal 14 Juni 2006, dengan sifat yang aneh. Ini menantang konsensus ilmiah yang dipegang sebelumnya tentang asal-usul semburan sinar gamma dan lubang hitam.

Big Bang, yang diyakini sebagian orang sebagai lubang putih supermasif, mungkin pada gilirannya merupakan hasil dari lubang hitam supermasif, di jantung galaksi tak dikenal yang terletak di alam semesta induk kita.

Salah satu kesulitan dalam mengamati lubang putih adalah bahwa semua materi dikeluarkan darinya dalam satu denyut. Jadi lubang putih kekurangan kontinuitas yang diperlukan untuk diamati, sedangkan lubang hitam memiliki cukup ketekunan untuk dilihat.

Teori

Einstein mendalilkan bahwa massa, waktu, dan panjang sangat bergantung pada kecepatan kerangka acuan di mana mereka diukur.

Selain itu, waktu dianggap sebagai satu variabel lagi, dengan signifikansi yang sama dengan variabel spasial. Dengan demikian, ruang-waktu disebut sebagai entitas di mana setiap peristiwa dan semua peristiwa terjadi.

Materi berinteraksi dengan jalinan ruang-waktu dan memodifikasinya. Einstein menjelaskan bagaimana ini terjadi dengan satu set 10 persamaan tensor, yang dikenal sebagai persamaan medan.

Beberapa konsep penting dalam teori relativitas

Tensor adalah entitas matematis yang memungkinkan variabel temporal dipertimbangkan pada tingkat yang sama dengan variabel spasial. Vektor terkenal seperti gaya, kecepatan, dan percepatan adalah bagian dari kumpulan entitas matematika yang diperluas ini.

Aspek matematika persamaan Einstein juga melibatkan konsep seperti metrik, yang merupakan jarak dalam ruang dan waktu yang memisahkan dua peristiwa yang sangat dekat.

Dua titik dalam ruangwaktu adalah bagian dari kurva yang disebut geodesik. Titik-titik ini disatukan dalam jarak ruang-waktu. Representasi ruang waktu tersebut diamati pada gambar berikut:

Bentuk kerucut ditentukan oleh kecepatan cahaya c, yang merupakan konstanta di semua kerangka acuan. Semua acara harus berlangsung di dalam kerucut. Jika ada kejadian di luar mereka, tidak ada cara untuk mengetahuinya, karena informasi harus berjalan lebih cepat daripada cahaya untuk dirasakan.

Persamaan medan Einstein menerima solusi dengan dua singularitas di daerah kosong (yaitu tanpa massa). Salah satu singularitas itu adalah lubang hitam dan yang lainnya adalah lubang putih. Untuk keduanya, ada horizon peristiwa, yang merupakan batas bola dengan radius berhingga yang mengelilingi singularitas.

Dalam kasus lubang hitam, tidak ada, bahkan cahaya, yang dapat keluar dari wilayah ini. Dan di lubang putih, cakrawala peristiwa adalah penghalang yang tidak bisa ditembus dari luar. Solusi lubang hitam dalam ruang hampa berada di kerucut cahaya masa depan, sedangkan solusi lubang putih berada di wilayah kerucut cahaya masa lalu.

Solusi persamaan Einstein yang menyertakan lubang hitam nyata membutuhkan keberadaan materi, dan dalam hal ini solusi yang berisi lubang putih menghilang. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa sebagai solusi matematis, dalam teori solusi tunggal tanpa materi, lubang putih memang ada. Tetapi tidak demikian halnya ketika materi dimasukkan dalam persamaan Einstein.

Bagaimana lubang putih terbentuk?

Pada tahun 2014, fisikawan teoretis Carlo Rovelli dan timnya di Universitas Aix-Marseille di Prancis mengusulkan bahwa lubang putih dapat muncul dari matinya lubang hitam.

Sudah pada tahun 1970-an, ahli lubang hitam terkemuka, Stephen Hawking, menghitung bahwa lubang hitam kehilangan massanya melalui emisi radiasi Hawking.

Perhitungan oleh Rovelli dan timnya menunjukkan bahwa kontraksi kehilangan radiasi dari lubang hitam, pada tahap terakhirnya, dapat menghasilkan pantulan yang menciptakan lubang putih.

Tetapi kalkulasi Rovelli juga menunjukkan bahwa dalam kasus lubang hitam dengan massa yang sama dengan Matahari, dibutuhkan sekitar satu triliun kali lipat usia Semesta saat ini untuk membentuk lubang putih.

Lubang putih dan materi gelap

Satu detik setelah Big Bang, fluktuasi kepadatan di alam semesta yang berkembang pesat mampu menghasilkan lubang hitam primordial (tanpa perlu keruntuhan bintang).

Lubang hitam primordial ini banyak, banyak yang lebih kecil daripada yang berasal dari bintang dan dapat menguap sampai mati untuk memberi jalan ke lubang putih dalam waktu yang termasuk dalam kehidupan alam semesta.

Lubang putih mikroskopis bisa sangat besar. Misalnya, satu ukuran sebutir debu mungkin memiliki massa yang lebih besar daripada Bulan.

Tim Rovelli bahkan menyarankan bahwa lubang putih mikroskopis ini dapat menjelaskan materi gelap, salah satu misteri kosmologis terpenting lainnya.

Lubang putih mikroskopis tidak akan memancarkan radiasi; dan karena mereka lebih kecil dari satu panjang gelombang, mereka menjadi tidak terlihat. Ini bisa menjadi alasan lain yang menjelaskan mengapa mereka belum terdeteksi.

Referensi

1. Battersby, S. 2010. Lubang hitam abadi adalah pelindung kosmik tertinggi. Diperoleh dari: newscientist.com.
2. Choi, C. 2018. Lubang Putih mungkin merupakan bahan rahasia dalam materi gelap misterius. Dipulihkan dari: space.com.
3. Fraser, C. 2015. Apakah lubang putih itu?. Diperoleh dari: phys.org.
4. Tuan, Karen. 2015. Apakah lubang putih itu?. Dipulihkan dari penasaran.astro.cornell.edu
5. Wikiwand. Lubang putih. Diperoleh dari: wikiwand.com