Jangan Katakan Einstein, tapi Lubang Hitam Mungkin Memiliki ‘Rambut’


Kembar identik memiliki tidak ada apa-apa di lubang hitam. Anak kembar mungkin tumbuh dari cetak biru genetik yang sama, tetapi mereka dapat berbeda dalam ribuan cara — dari temperamen hingga gaya rambut. Lubang hitam, menurut teori gravitasi Albert Einstein, hanya dapat memiliki tiga karakteristik — massa, putaran, dan muatan. Jika nilai-nilai itu sama untuk dua lubang hitam, tidak mungkin membedakan satu kembaran dari yang lain. Lubang hitam, kata mereka, tidak memiliki rambut.

“Dalam relativitas umum klasik, mereka akan persis sama,” kata Paul Chesler, fisikawan teoretis di Universitas Harvard. “Anda tidak bisa membedakannya.”

Namun para ilmuwan mulai bertanya-tanya apakah “teorema tanpa rambut” benar adanya. Pada tahun 2012, seorang ahli matematika bernama Stefanos Aretakis — saat itu di Universitas Cambridge dan sekarang di Universitas Toronto — menyarankan bahwa beberapa lubang hitam mungkin memiliki ketidakstabilan di cakrawala peristiwa mereka. Ketidakstabilan ini secara efektif akan memberikan tarikan gravitasi yang lebih kuat pada beberapa wilayah cakrawala lubang hitam daripada yang lain. Itu akan membuat lubang hitam identik bisa dibedakan.

Namun, persamaannya hanya menunjukkan bahwa ini mungkin untuk apa yang disebut lubang hitam ekstrem — lubang yang memiliki nilai maksimum yang mungkin untuk massa, putaran, atau muatannya. Dan sejauh yang kami tahu, “lubang hitam ini tidak mungkin ada, setidaknya persis di alam,” kata Chesler.

Tetapi bagaimana jika Anda memiliki lubang hitam yang mendekati ekstrem, yang mendekati nilai ekstrem ini tetapi tidak cukup mencapainya? Lubang hitam seperti itu seharusnya bisa ada, setidaknya dalam teori. Mungkinkah ada pelanggaran yang dapat dideteksi dari teorema tanpa rambut?

Sebuah makalah yang diterbitkan akhir bulan lalu menunjukkan bahwa itu bisa. Selain itu, rambut ini dapat dideteksi oleh observatorium gelombang gravitasi.

“Aretakis pada dasarnya menyarankan ada beberapa informasi yang tertinggal di cakrawala,” kata Gaurav Khanna, fisikawan di Universitas Massachusetts dan Universitas Rhode Island dan salah satu rekan penulis. “Makalah kami membuka kemungkinan mengukur rambut ini.”

Secara khusus, para ilmuwan menyarankan bahwa sisa-sisa formasi lubang hitam atau gangguan di kemudian hari, seperti materi yang jatuh ke dalam lubang hitam, dapat menciptakan ketidakstabilan gravitasi pada atau di dekat cakrawala peristiwa lubang hitam yang hampir ekstrim. “Kami berharap sinyal gravitasi yang kami lihat akan sangat berbeda dari lubang hitam biasa yang tidak ekstrem,” kata Khanna.

Jika lubang hitam memang memiliki rambut — sehingga menyimpan beberapa informasi tentang masa lalunya — ini bisa berimplikasi pada paradoks informasi lubang hitam terkenal yang dikemukakan oleh mendiang fisikawan Stephen Hawking, kata Lia Medeiros, astrofisikawan di Institute for Advanced Study di Princeton, Jersey baru. Paradoks itu menyaring konflik mendasar antara relativitas umum dan mekanika kuantum, dua pilar besar fisika abad ke-20. “Jika Anda melanggar salah satu asumsi [of the information paradox], Anda mungkin bisa memecahkan paradoks itu sendiri, ”kata Medeiros. “Salah satu asumsinya adalah teorema tanpa rambut.”

Konsekuensi dari itu bisa jadi luas. “Jika kita dapat membuktikan ruang-waktu sebenarnya dari lubang hitam di luar lubang hitam berbeda dari yang kita perkirakan, maka saya pikir itu akan memiliki implikasi yang sangat besar untuk relativitas umum,” kata Medeiros, yang ikut menulis makalah di Oktober yang membahas apakah geometri lubang hitam yang diamati konsisten dengan prediksi.

Mungkin aspek yang paling menarik dari makalah terbaru ini, bagaimanapun, adalah bahwa hal itu dapat memberikan cara untuk menggabungkan pengamatan lubang hitam dengan fisika fundamental. Mendeteksi rambut di lubang hitam — mungkin laboratorium astrofisika paling ekstrem di alam semesta — memungkinkan kita menyelidiki gagasan seperti teori string dan gravitasi quantum dengan cara yang belum pernah mungkin dilakukan sebelumnya.

“Salah satu masalah besar dengan teori string dan gravitasi kuantum adalah sangat sulit untuk menguji prediksi tersebut,” kata Medeiros. “Jadi, jika Anda memiliki sesuatu yang bahkan dapat diuji dari jarak jauh, itu luar biasa.”

Namun, ada rintangan besar. Tidak ada kepastian bahwa lubang hitam yang mendekati ekstrem itu ada. (Simulasi terbaik saat ini biasanya menghasilkan lubang hitam yang berjarak 30 persen dari kondisi ekstrem, kata Chesler.) Dan bahkan jika mereka melakukannya, tidak jelas apakah detektor gelombang gravitasi akan cukup sensitif untuk melihat ketidakstabilan ini dari rambut.

Diposting oleh : joker123