Penelitian baru menunjukkan bahwa gambar lubang hitam beresolusi tinggi di masa depan pada akhirnya dapat menentukan apakah teori gravitasi Albert Einstein, relativitas umum, secara akurat menggambarkan objek-objek kosmik ini – atau apakah diperlukan teori alternatif. Event Horizon Telescope (EHT), yang menangkap gambar lubang hitam pertama kali pada tahun 2019 dan 2022, telah membuka era baru astrofisika observasional. Meskipun gambar-gambar ini mengkonfirmasi banyak prediksi relativitas umum, gambar-gambar ini juga meningkatkan kemungkinan mendeteksi penyimpangan halus yang dapat mengarah pada pemahaman yang lebih lengkap tentang gravitasi.
Bayangan Keraguan
EHT tidak secara langsung menggambarkan lubang hitam itu sendiri. Sebaliknya, ia menangkap cahaya intens dari materi super panas yang berputar-putar di sekitar objek-objek ini, menciptakan “bayangan” gelap yang menguraikan cakrawala peristiwa – titik yang tidak bisa kembali lagi di mana gravitasi menjadi tidak bisa dihindari. Studi terbaru mengusulkan bahwa analisis rinci terhadap bayangan ini dapat mengungkap perbedaan kecil dari prediksi Einstein.
“Kami telah mengembangkan cara untuk membandingkan gambar gas panas di sekitar lubang hitam yang diprediksi oleh relativitas umum dengan yang diprediksi oleh teori alternatif,” jelas Akhil Uniyal dari Shanghai Jiao Tong University, penulis utama penelitian tersebut. “Simulasi realistis menunjukkan bahwa perbedaan kecil sekalipun pada gravitasi yang mendasarinya akan dapat dideteksi seiring dengan peningkatan resolusi gambar.”
Warisan Einstein: Ruangwaktu yang Melengkung
Teori relativitas umum Einstein, yang diterbitkan pada tahun 1915, merevolusi pemahaman kita tentang gravitasi. Berbeda dengan pandangan Newton tentang gravitasi sebagai sebuah gaya, Einstein berpendapat bahwa benda-benda besar melengkungkan struktur ruang dan waktu, sehingga menciptakan efek gravitasi yang kita amati. Lengkungan ini menjadi sangat ekstrim di dekat lubang hitam, dimana gravitasinya sangat kuat sehingga cahaya pun tidak dapat lolos.
Konsep lubang hitam muncul dari persamaan Einstein pada tahun 1916, berkat karya Karl Schwarzschild. Solusi-solusi ini mengungkapkan bahwa di jantung lubang hitam terdapat sebuah singularitas – sebuah titik di mana hukum fisika tidak berlaku. Di sekeliling singularitas terdapat cakrawala peristiwa, batas yang tidak dapat dilewati oleh apa pun.
Beyond Einstein: Pencarian Alternatif
Meskipun relativitas umum telah melewati pengujian yang tak terhitung jumlahnya, para ilmuwan telah lama berspekulasi bahwa ini mungkin bukan cerita yang lengkap. Beberapa teori alternatif menyatakan bahwa lubang hitam mungkin tidak memiliki singularitas, atau dapat dijelaskan dengan ilmu fisika yang lebih kompleks. Teori-teori ini sering kali memerlukan hal-hal eksotik atau pelanggaran terhadap hukum yang diketahui.
“Secara umum, ada lubang hitam berotasi standar yang dijelaskan oleh relativitas umum, dan kemudian berbagai alternatif yang dimotivasi oleh teori berbeda,” kata Uniyal. “Semua alternatif ini lebih kompleks daripada yang diusulkan oleh Einstein, namun secara teoritis tetap dapat dijalankan sampai tidak terbukti.”
Bagaimana Bayangan Mengungkapkan Kebenaran
Kunci untuk menguji alternatif ini terletak pada pengukuran bayangan lubang hitam yang tepat. Penyimpangan kecil pada gravitasi yang mendasarinya akan menghasilkan perubahan halus pada ukuran dan bentuk bayangan, serta cara cahaya membelok di sekitar lubang hitam.
“Bayangan lubang hitam mengkodekan geometri ruang-waktu yang sangat dekat dengan objek kompak tersebut,” jelas Uniyal. “Penyimpangan metrik yang kecil diterjemahkan menjadi perubahan kecil dan sistematis dalam ukuran dan bentuk bayangan serta bagaimana cincin cahaya terbentuk di sekitarnya.”
Studi ini menunjukkan bahwa meskipun perbedaan antara teori relativitas umum dan teori alternatif kecil, perbedaan tersebut akan dapat dideteksi seiring dengan peningkatan resolusi gambar. Para peneliti bahkan telah menghitung perbedaan-perbedaan ini, memberikan target konkrit untuk observatorium di masa depan.
Masa Depan Pencitraan Lubang Hitam
Langkah selanjutnya melibatkan peningkatan kualitas pencitraan lubang hitam dengan menambahkan lebih banyak teleskop ke jaringan EHT dan mengeksplorasi interferometri berbasis ruang angkasa. Ketika resolusi meningkat, kemampuan untuk membedakan antara teori relativitas umum dan teori alternatif akan semakin kuat.
“Hasil kami menunjukkan bahwa apa pun lubang hitam yang kita pertimbangkan, perbedaannya akan kecil sehingga diperlukan pengukuran yang sangat akurat,” kata Uniyal. “Untungnya, observasi ini dapat dilakukan dalam waktu yang tidak terlalu lama lagi.”
Penelitian ini menyoroti kekuatan astrofisika observasional untuk menguji teori dasar fisika. Seiring dengan kemajuan pencitraan lubang hitam, kita mungkin akan segera mendapatkan jawaban pasti apakah teori Einstein tetap menjadi deskripsi utama gravitasi
