Deteksi ledakan gelombang gravitasi terbesar yang pernah tercatat telah memberikan perspektif yang belum pernah terjadi sebelumnya mengenai cakrawala peristiwa, batas-batas misterius di mana tidak ada yang bisa lepas dari tarikan lubang hitam.
Pada Januari 2025, sinyal gelombang gravitasi yang disebut GW250114 direkam oleh observatorium LIGO, Virgo, dan KAGRA. Fenomena kosmik ini bermula dari tumbukan dua lubang hitam yang masing-masing bermassa kurang lebih 32 massa matahari sehingga menimbulkan riak dalam ruang-waktu itu sendiri.
Sebuah tim ilmuwan menganalisis sinyal yang ditangkap dan mengidentifikasi bahwa elemen tertentu dalam gelombang gravitasi berhubungan dengan cakrawala peristiwa gabungan lubang hitam pada saat penggabungan yang tepat.
“Kami mampu mengukur emisi suara akhir dari lubang hitam pada saat tabrakan,” kata Neil Lu, salah satu koordinator studi dan peneliti di OzGrav, dalam keterangan resminya. Dia menjelaskan bahwa “di dalam sinyal ini, terdapat komponen terpisah, yang dikenal sebagai gelombang langsung, yang belum dipahami dengan jelas. Penilaian terbaru kami memungkinkan kami untuk menafsirkan bagian ini dan memperoleh data yang belum pernah terjadi sebelumnya dari sekitar cakrawala peristiwa.”
Penemuan baru-baru ini membuka prospek yang menarik: para peneliti kini dapat menggunakan gelombang gravitasi sebagai alat untuk menyelidiki batas-batas misterius lubang hitam.
Bagaimana cakrawala peristiwa menjadi point of no return
Gagasan cakrawala peristiwa berawal dari solusi persamaan teori gravitasi Albert Einstein, relativitas umum, yang dirumuskan pada tahun 1915. Matematikawan Karl Schwarzschild mengembangkan solusi ini saat bertugas di tentara Jerman, di Front Timur, selama Perang Dunia Pertama.
Schwarzschild mengidentifikasi batas bola di sekitar benda masif yang kecepatan lepasnya melebihi kecepatan cahaya. Dikenal sebagai radius Schwarzschild, besarnya ambang batas ini berbanding lurus dengan massa benda. Sebagai contoh, radius Schwarzschild Matahari kira-kira berjarak 3 kilometer dari pusatnya, sedangkan untuk Bumi hanya berjarak 9 milimeter. Di planet dan bintang, sinar ini terkandung di dalam interiornya.
Berbeda dengan lubang hitam, jari-jari Schwarzschild meluas ke luar tubuhnya, berfungsi sebagai batas eksternal yang bahkan tidak dapat diatasi oleh cahaya: cakrawala peristiwa. Agar materi apa pun dapat lepas dari tarikan gravitasi pada titik ini, materi tersebut harus mencapai kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan cahaya, yang menurut teori relativitas khusus Einstein, memerlukan energi tak terbatas. Mengingat tidak ada yang bergerak lebih cepat dari cahaya di alam semesta, tidak ada yang bisa meninggalkan cakrawala ini.
Untuk memahami sifat misterius lubang hitam, penting untuk dipahami bahwa tidak ada jenis sinyal yang dapat melampaui kecepatan cahaya. Dengan cara ini, cakrawala peristiwa berperilaku seperti penghalang satu arah terhadap informasi apa pun. Meskipun lubang hitam dapat menyerap data, cakrawala peristiwa mencegah keluarnya data, yang berarti bagian dalam lubang hitam akan selalu tidak dapat teramati oleh kita.
Oleh karena itu tidak mengherankan jika para ilmuwan sangat tertarik untuk menyelidiki event horizon dan fenomena yang terjadi di sana. Tujuannya bukan hanya untuk mengungkap sifat fisika materi yang melakukan perjalanan tak dapat diubah menuju pusat lubang hitam, namun juga untuk memahami pengaruh raksasa kosmik ini terhadap konfigurasi ruang itu sendiri.
Gaya gravitasi lubang hitam yang sangat besar menyebabkan ruang-waktu itu sendiri terseret di sekelilingnya saat mereka berputar, sebuah fenomena yang dikenal sebagai “frame drag” atau efek Lense-Thirring. Hal ini memberikan kondisi tambahan pada cakrawala peristiwa: tidak hanya tidak ada yang dapat lolos dari batas ini, tetapi juga tidak ada yang dapat tetap diam. Studi terbaru ini mengarahkan para ilmuwan untuk memahami lebih dalam dinamika kompleks ini.
“Kami menganalisis GW250114, sinyal lubang hitam biner paling kuat yang pernah diidentifikasi, sekitar tiga kali lebih kuat daripada yang pertama kali terdeteksi sekitar sepuluh tahun lalu”, rinci Ling Sun, salah satu pemimpin tim dan peneliti OzGrav. Dia menambahkan bahwa “penyelidikan kami menunjukkan bahwa sinyal yang luar biasa kuat ini dapat berfungsi sebagai alat yang ampuh untuk memeriksa cakrawala lubang hitam yang dihasilkan, memungkinkan pengukuran dua karakteristik penting: frekuensi rotasi dan gravitasi di permukaannya.”
Selain itu, hasil yang diperoleh berpotensi memperjelas perilaku gravitasi dalam kondisi paling ekstrem di kosmos, khususnya di sekitar lubang hitam.
“Pengukuran ini mewakili kemajuan awal untuk pemeriksaan relativitas umum di masa depan, menggunakan gelombang langsung”, simpul Lu.