Lubang putih adalah singularitas ruang – waktu, milik larutan yang tepat dari persamaan relativitas umum. Singularitas ini memiliki apa yang disebut cakrawala peristiwa . Ini berarti adanya penghalang, yang dalam lubang putih tidak ada yang bisa menembus dari luar. Secara teoritis, lubang putih adalah singularitas yang pergi ke masa lalu.
Saat ini tidak ada yang bisa mengamati. Tetapi ada kemungkinan bahwa kita berutang pada yang paling istimewa dari semuanya: Ledakan Besar 13,8 miliar tahun yang lalu dapat dianggap sebagai peristiwa yang disebabkan oleh lubang putih supermasif.
Massa besar seperti planet dapat membelokkan ruang-waktu. Sumber: Mysid [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Teori relativitas umum menganggap bahwa ruang-waktu dapat dideformasi oleh efek percepatan atau oleh kehadiran benda-benda masif. Ini adalah teori yang sama yang memprediksi keberadaan lubang hitam, di mana lubang putih akan menjadi pasangannya. Oleh karena itu, keberadaan ini dianggap sama mungkin.
Sekarang, untuk membentuk singularitas ruang-waktu diperlukan beberapa mekanisme fisik. Dalam kasus lubang hitam, penyebabnya diketahui adalah keruntuhan gravitasi bintang supermasif.
Tetapi mekanisme fisik yang dapat membentuk singularitas lubang putih tidak diketahui saat ini. 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 telah mengalami keruntuhan internal.
Ketika itu terjadi, gaya gravitasi meningkat sedemikian rupa sehingga tidak ada yang mendekat yang dapat lepas dari pengaruhnya, bahkan cahaya.
Itulah sebabnya lubang hitam mampu menelan segala sesuatu yang jatuh ke dalamnya. Sebaliknya, tidak ada yang bisa masuk ke lubang putih, semuanya akan ditolak atau ditolak darinya.
Apakah keberadaan objek seperti itu mungkin? Bagaimanapun, lubang hitam tetap untuk waktu yang lama sebagai larutan matematis untuk persamaan medan Einstein, sampai mereka terdeteksi berkat efek gravitasi dan radiasi yang ditimbulkannya di lingkungan mereka, dan baru-baru ini difoto.
Sebaliknya, lubang putih masih tersembunyi dari para ahli kosmologi, jika benar-benar ada.
Sejarah penemuannya
Teori keberadaan lubang putih berawal dari karya Karl Schwarzschild (1873-1916), seorang fisikawan Jerman dan orang pertama yang menemukan penyelesaian eksak untuk persamaan medan relativistik Albert Einstein.
Untuk ini, ia mengembangkan model dengan simetri bola yang penyelesaiannya memiliki singularitas, yaitu lubang hitam dan rekan putihnya.
Karya Schwarzschild tidak terlalu populer, mungkin diterbitkan selama Perang Dunia Pertama . Butuh beberapa tahun bagi dua fisikawan untuk mempelajarinya secara independen pada 1960-an.
Pada tahun 1965 matematikawan Igor Novikov dan Yuval Ne’eman menganalisis penyelesaian Schwarzschild, tetapi menggunakan sistem koordinat yang berbeda.
Saat itu istilah lubang putih belum diciptakan. Bahkan, mereka dikenal sebagai “inti yang tertinggal”, dan dianggap tidak stabil.
Namun, sebagai lawan dari 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, objek paling terang di alam semesta. Ini memancarkan fluks radiasi intens yang dapat dideteksi oleh teleskop radio, seperti yang seharusnya dilakukan oleh 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. Ini tidak hanya disebabkan oleh fakta bahwa mereka diyakini tidak stabil, yang meragukan keberadaan mereka yang sebenarnya, tetapi juga karena tidak ada hipotesis yang masuk akal tentang kemungkinan asal mereka.
Sebaliknya, lubang hitam muncul dari keruntuhan gravitasi bintang, sebuah fenomena fisik yang telah didokumentasikan dengan baik.
Kemungkinan penemuan lubang putih
Para peneliti yakin bahwa mereka akhirnya mendeteksi lubang putih dalam sebuah fenomena yang disebut GRB 060614, yang terjadi pada tahun 2006. Fenomena ini telah diusulkan sebagai penampakan lubang putih pertama yang terdokumentasi.
GRB 060614 adalah ledakan sinar gamma yang terdeteksi oleh Neil Gehrels’ Swift Observatory pada 14 Juni 2006, dengan sifat yang aneh. Ini menantang konsensus ilmiah yang diadakan sebelumnya tentang asal-usul ledakan sinar gamma dan lubang hitam.
Big Bang, yang diyakini beberapa orang sebagai lubang putih supermasif, mungkin 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 semua materi dikeluarkan darinya dalam satu denyutan. Jadi lubang putih tidak memiliki 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 dibicarakan sebagai entitas di mana setiap peristiwa dan semua peristiwa terjadi.
Materi berinteraksi dengan struktur 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
Tensioner adalah entitas matematika yang memungkinkan kita untuk mempertimbangkan variabel sementara untuk tingkat yang sama dari variabel spasial. Vektor terkenal seperti gaya, kecepatan, dan percepatan adalah bagian dari himpunan entitas matematika yang diperluas ini.
Aspek matematika dari persamaan Einstein juga melibatkan konsep-konsep seperti metrik , yang merupakan jarak dalam ruang dan waktu yang memisahkan dua peristiwa yang sangat dekat.
Dua titik dalam ruang-waktu adalah bagian dari kurva yang disebut geodesik . Titik-titik ini disatukan jarak ruang-waktu. Representasi ruang-waktu seperti itu diamati pada gambar berikut:
Bentuk kerucut ditentukan oleh kecepatan cahaya c , yang merupakan konstanta di semua kerangka acuan. Semua peristiwa harus terjadi di dalam kerucut. Jika ada peristiwa di luarnya, tidak ada cara untuk mengetahuinya, karena informasi harus berjalan lebih cepat daripada cahaya yang diterima.
Persamaan medan Einstein mengakui penyelesaian 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 berjari-jari terbatas yang mengelilingi singularitas.
Dalam kasus lubang hitam, tidak ada apapun, bahkan cahaya, yang bisa keluar dari wilayah ini. Dan di lubang putih, cakrawala peristiwa adalah penghalang yang tidak bisa ditembus oleh apa pun dari luar. Penyelesaian lubang hitam dalam ruang hampa berada di kerucut cahaya masa depan, sedangkan penyelesaian lubang putih berada di wilayah kerucut cahaya masa lalu.
Penyelesaian persamaan Einstein yang mencakup lubang hitam nyata membutuhkan keberadaan materi, dan dalam hal ini larutan yang mengandung lubang putih menghilang. Oleh karena itu, disimpulkan bahwa sebagai larutan matematis, dalam teori larutan tunggal tanpa materi, lubang putih memang ada. Tapi ini tidak terjadi ketika materi termasuk 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 kematian lubang hitam.
Pada awal 1970-an, ahli terkemuka lubang hitam, Stephen Hawking, menghitung bahwa lubang hitam kehilangan massa melalui emisi radiasi Hawking.
Perhitungan oleh Rovelli dan timnya menunjukkan bahwa kontraksi kehilangan radiasi dari lubang hitam dapat, pada tahap akhir, menghasilkan pantulan yang menciptakan lubang putih.
Tetapi perhitungan Rovelli juga menunjukkan bahwa dalam kasus lubang hitam dengan massa yang sama dengan Matahari , dibutuhkan sekitar kuadriliun kali 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 runtuhnya bintang).
Lubang hitam primordial ini banyak, banyak yang lebih kecil daripada yang berasal dari bintang dan dapat menguap sampai mati untuk memberi jalan bagi lubang putih dalam waktu yang termasuk dalam kehidupan Semesta.
Lubang putih mikroskopis bisa sangat masif. 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 yang paling penting.
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 akan menjelaskan mengapa mereka belum terdeteksi.
Referensi
- Battersby, S. 2010. Lubang hitam abadi adalah brankas kosmik terbaik. Dipulihkan dari: newscientist.com.
- Choi, C. 2018. Lubang Putih mungkin merupakan bahan rahasia dalam materi gelap misterius. Dipulihkan dari: space.com.
- Fraser, C. 2015. Apa itu lubang putih?. Dipulihkan dari: phys.org.
- Tuan, Karen. 2015. Apa itu lubang putih?. Dipulihkan dari penasaran.astro.cornell.edu
- Wikiwand. lubang putih. Dipulihkan dari: wikiwand.com