Blackholeuphoria

Sains membawa kita ke tempat-tempat yang tak pernah kita pikirkan, membuat imajinasi bahkan terasa lebih nyata dari kenyataan itu sendiri. Bagi saya, tak ada yang lebih menyihir daripada sains. Teori relativitas Einstein mengubah signifikan cara pandang kita terhadap alam semesta. Jika paham Newtonian menjelaskan gravitasi sebagai sebuah gaya yang bekerja pada dua benda, dalam skala kosmos, relativistik mengungkapkan bahwa apa yang sesungguhnya terjadi adalah massa mampu melengkungkan ruang-waktu. Di lengkungan ruang waktu yang “dibentuk” Matahari lah, Bumi mengorbit. Bumi sejatinya bergerak lurus, tapi dalam ruang-waktu, Bumi seperti mengikuti elips yang melengkung.

Berbagai upaya dilakukan untuk membuktikan teori relativitas. Pada akhir Mei 1919, dalam ekspedisi Eddington yang masyhur, Sir Arthur Eddington mengamati gerhana matahari total. Kurvatur ruang waktu yang diciptakan Matahari haruslah membuat cahaya bintang latar belakang dibelokkan. Dan itulah yang terjadi, cahaya bintang yang diamati bergeser dari lokasi dimana seharusnya bintang aktualnya berada. Salah satu pembuktian relativitas umum berhasil dilakukan. Sekaligus membuktikan bahwa “Einstein” memang sinonim paling baik untuk kejeniusan.

Berdasarkan paper teori relativitas umum pula, sebagai konsekuensi teori tersebut, Karl Schwarzchild pada tahun 1915 memprediksi keberadaan singularitas, bahwa haruslah ada sebuah objek di alam semesta dimana waktu berhenti dan ruang tidak terdefinisi. Sebuah massa yang luar biasa besar, terkumpul dalam ruang yang kecil, membuat ruang waktu melengkung tak terkira, hingga kemudian runtuh ke dalam titik singularitas. Itulah blackhole.

Satu abad setelah teori relativitas dibuktikan dalam ekspedisi Eddington, manusia ingin kembali membuat lompatan sains besar yang amat ambisius: memotret Blackhole. Sejatinya, blackhole tidak akan mungkin terlihat apalagi dipotret secara visual. Karena gravitasinya yang amat besar, bahkan cahaya yang lewat cukup dekat akan lenyap ke dalamnya, dan tidak akan pernah kembali, batas ini disebut event horizon atau cakrawala peristiwa. Radius cakrawala peristiwa disebut Radius Schwarzchild.

Meskipun tampaknya susah diamati, keberadaan blackhole bisa diprediksi dari dinamika objek-objek di sekelilingnya. 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 sangat chaotic, dengan kecepatan hingga puluhan persen kecepatan cahaya. Tidak seperti blackhole yang sangat dingin, suhu cakram akresi bisa mencapai jutaan derajat celcius. Cakram akresi inilah yang mensuplai massa blackhole, maka dari waktu ke waktu, blackhole akan bertambah besar. Berbeda dengan cakram akresi materi yang bermassa, foton atau cahaya tidak memiliki massa. Foton-foton bisa mengorbit blackhole pada jarak kira-kira 1.5 Radius Schwarzchild. Daerah 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.

Tapi kenyataannya, mengamati dan memotret blackhole tidak semudah itu. Blackhole adalah objek berukuran kecil dan lokasinya amat jauh. Blackhole paling dekat dari Bumi adalah Supermassive blackhole (SMBH) di pusat galaksi kita, Milky Way, dengan massa kira-kira 4 juta massa Matahari dan berjarak kira-kira 28.000 tahun cahaya dari Bumi. Tapi blackhole ini lebih sulit diamati karena ukurannya yang kecil dan tidak begitu aktif. Supermassive blackhole yang lain berada di galaksi-galaksi yang lain. Salah satu Supermassive Blackhole paling besar yang diketahui adalah blackhole yang berada di jantung Galaksi Messier 87 di dekat Rasi Virgo. Blackhole ini memiliki massa 6.5 Milyar kali Massa matahari dan berjarak 55 juta tahun cahaya dari Bumi.

Jika kita menengadah ke langit, Blackhole M87 hanya menempati ruang sebesar 40 mikrodetik busur persegi di langit, sangat amat kecil. Sebagai perbandingan, Bulan Purnama yang kita lihat di langit seukuran 30 menit busur. Maka untuk mendapatkan resolusi yang baik dari blackhole, berdasarkan perhitungan matematis, dibutuhkan teleskop seukuran Bumi.

Syukur tak terkira pada Tuhan yang begitu baik menghujamkan akal budi pada kemanusiaan. Pada akhir tahun 1965, muncul teknologi Very Long Baseline Interferometry (VLBI), sebuah teknologi menggabungkan beberapa teleskop di berbagai lokasi di belahan Bumi dan menghasilkan teleskop virtual yang berukuran jauh lebih besar. Sesuatu yang tidak mungkin, seringkali menjadi mungkin bagi orang-orang yang tak berhenti untuk percaya. Dan blackhole, objek paling eksotis di seluruh alam semesta siap untuk dipotret.

The EHT, a Planet-Scale Array

This image shows the locations of some of the telescopes making up the EHT, as well as the long baselines between the telescopes.

Pada tahun 2009, misi Event Horizon Telescope (EHT) dimulai. EHT adalah gabungan delapan (8) teleskop besar yang tersebar di seluruh dunia. Ke delapan tersebut adalah 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 Antartica.

Dengan gabungan ke-delapan teleskop tersebut, astronom mendapatkan resolusi yang luar biasa tinggi. Dengan resolusi yang sama, kita bisa membaca tulisan koran, di New York, sembari duduk di suatu café, di Paris. Butuh hampir 1 dekade untuk membangun interkoneksi untuk misi EHT, sampai akhirnya di tahun 2017, EHT siap untuk merekam data pengamatan SMBH M87 pada berbagai panjang gelombang. Misi luar biasa ini melibatkan lebih dari 200 orang cerdas dari lebih 100 institusi di seluruh dunia yang berjuang tanpa kenal lelah di segala kondisi, di padang pasir Atacama yang kering, di altitude tinggi dengan oksigen yang tipis, di tengah-tengah dormant volcano di kepulauan Hawaii, bahkan di kutub selatan dengan iklim yang ekstrim.

Selanjutnya dibutuhkan kombinasi dan analisa data yang akurat. Pusat komputasi EHT yang berada di Eropa dan Amerika menerima dan menganalisa 350 Terabytes data per hari dari tiap teleskop. Data tersebut disinkronisasi dengan jam atom (atomic clock) yang superpresisi, dengan error 1 detik per 10 juta tahun. Lalu akhirnya, setelah 2 tahun, gambar blackhole akhirnya siap.

Kemarin, 10 April 2019, EHT merilis sebuah gambar Supermassive Blackhole di pusat galaksi M87, sebentuk 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.

Galaksi M87 adalah galaksi elips, pertama kali diamati oleh Curtis tahun 1918. Pada saat itu, Curtis mengamati semburan cahaya dari pusat galaksi M87 yang membentang hingga 5000 tahun cahaya. 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 SMBH M87, cakram akresi materi menghadap ke Bumi. Berdasarkan relativistic beaming/doppler beaming, objek yang menuju ke Bumi akan tampak lebih terang, sedangkan bagian yang menjauh dari Bumi akan tampak lebih redup. Itu kenapa pada gambar blackhole tersebut kita melihat bagian cincin yang lebih terang dari bagian lainnya. Dengan relativistic beaming juga, astronom mengetahui bahwa cakram akresi materi di sekitar blackhole mengorbit searah jarum jam. Dan gambar ini sangat amat sesuai dengan hasil simulasi, serta lagi-lagi Einstein membuktikan bahwa teorinya benar.

So here we are, sebuah sejarah besar sains telah tercipta. Hadiah monumental untuk orang-orang yang selalu percaya bahwa curiosity adalah anugerah luar biasa, untuk orang-orang yang tidak hanya percaya bahwa selalu ada jalan, tapi juga percaya mereka akan menemukannya. Betapa beruntungnya kita menyaksikan gambar nyata blackhole untuk pertama kalinya, bahkan lebih beruntung dari Einstein sekalipun. Sains telah mengubah wajah peradaban, membawa manusia dari gelap gulita ke dalam fajar pengetahuan yang terang benderang. Bahkan untuk lubang hitam yang kelam, sains selalu menemukan jalan keluar.

Apresiasi tak terhingga untuk seluruh tim EHT di seluruh dunia, untuk seluruh astronom di seluruh dunia, untuk seluruh pecinta sains, terimakasih untuk momen besar dan euphoria luar biasa ini. I feel like I am falling in love again and again.

Dwi Y. Yuna

referensi:

ESO, veritasium, IOP Journal, dll

credit gambar: ESO, xkcdcomic

This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

1 Response to Blackholeuphoria

  1. intano123 says:

    Sungguh, Maha Besar Allah yang telah menciptakan dunia seisinya

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s