Para astronom (dan seluruh umat manusia) memiliki liburan: gambar pertama lubang hitam disajikan. Itu dibuat menggunakan Event Horizon Telescope (EHT), teleskop virtual yang terdiri dari beberapa teleskop radio di seluruh dunia. Gambar menunjukkan material di sekitar lubang hitam supermasif di pusat galaksi yang berjarak 55 juta tahun cahaya. Dan ya, lubang hitam adalah fisika terkonsentrasi, fenomena gravitasi gila di ambang kemungkinan dan kondisi ekstrim yang tidak mungkin (Anda dapat membaca lebih lanjut tentang cara kerja lubang hitam di sini). Tetapi ada beberapa pertanyaan.
Apakah lubang hitam sulit dilihat karena berwarna hitam?
Tidak. Artinya, ya. Memang benar: lubang hitam itu hitam. Biasanya kita melihat semua jenis bintang dan segalanya, karena cahaya yang dipancarkannya mencapai teleskop kita (atau langsung ke mata kita), dan kita mencatatnya. Lubang hitam benar-benar hitam. Mereka tidak memancarkan cahaya tampak (karena trik gravitasi yang kompleks), sehingga tidak bisa terlihat.
Tapi ini bukan masalah besar. Jika kita memiliki lubang hitam di tata surya kita, Anda akan melihatnya. Anda akan melihat kelengkungan ruang dengan keberadaannya dan Anda akan melihat substansi yang berputar di sekitar corong ini. Jika Anda pernah melihat film Interstellar, secara kasar menampilkan visualisasi lubang hitam - itu dilakukan dengan bantuan astrofisikawan Kip Thorne.
Lubang hitam sulit dilihat karena kecil. Baiklah, tidak sekecil semut, misalnya. Dia kecil dalam arti bahwa seseorang kecil jika dilihat dari jarak satu kilometer. Istilah terbaik adalah ukuran sudut. Jika Anda memutar kepala Anda dalam lingkaran, Anda akan mendapatkan pandangan 360 derajat (tapi ingat untuk memutar tubuh Anda juga, jika tidak Anda akan menekuk leher Anda). Jika Anda menjaga jempol Anda pada panjang lengan, itu berarti ukuran sudut setengah derajat. Bulan memiliki ukuran sudut yang hampir sama, jadi Anda bisa menutupinya dengan ibu jari.
Bagaimana dengan ukuran lubang hitam? Ya, ini sangat besar. Jaraknya juga 55 juta tahun cahaya. Ini berarti butuh 55 juta tahun bagi cahaya untuk menempuh jarak sejauh ini. Itu sangat jauh. Tapi ukuran sudut benar-benar menghalangi kita. Lubang hitam (setidaknya bagiannya yang terlihat) memiliki ukuran sudut sekitar 40 mikrodetik.
Apa itu microarxsecond? Seperti yang Anda ketahui, lingkaran tersebut dipecah menjadi beberapa derajat (dan telah berlangsung lama). Setiap derajat dapat dipecah menjadi 60 menit busur, dan setiap menit adalah 60 detik busur. Jika Anda membagi detik busur menjadi satu juta bagian, Anda mendapatkan detik mikro. Ingatkah bahwa bulan memiliki ukuran sudut 0,5 derajat (jika dilihat dari Bumi)? Artinya, ukuran sudut bulan adalah 45 juta kali lebih besar dari ukuran lubang hitam. Lubang hitam berukuran kecil dalam hal ukuran sudutnya.
Video promosi:
Tapi itu belum semuanya. Karena difraksi, kita tidak dapat melihat benda-benda dengan ukuran sudut yang kecil. Ketika cahaya melewati sebuah lubang (misalnya, melalui teleskop atau ke dalam mata), ia tersebar. Ini membelok sedemikian rupa sehingga mengganggu sisa cahaya yang melewati lubang. Dalam kasus mata, ini berarti orang dapat melihat objek dengan ukuran sudut sekitar 1 menit busur.
Dan itu juga berarti bahwa sesuatu yang sekecil lubang hitam sulit ditangkap dalam sebuah foto.
Bagaimana cara mengatasi batas difraksi?
Mari kita akui. Hal-hal dengan dimensi sudut yang kecil sangat sulit dilihat - lalu bagaimana kita bisa melihat materi di sekitar lubang hitam? Resolusi sudut teleskop benar-benar bergantung hanya pada dua hal: ukuran lubang dan panjang gelombang cahaya. Menggunakan panjang gelombang yang lebih pendek (seperti radiasi ultraviolet atau sinar-X) memberikan resolusi yang lebih baik. Namun dalam hal ini, teleskop menggunakan panjang gelombang cahaya dalam kisaran milimeter. Panjang gelombang ini cukup panjang dibandingkan dengan cahaya tampak, yaitu pada kisaran 500 nanometer.
Artinya, satu-satunya cara untuk mengatasi batas difraksi adalah dengan memperbesar teleskop. Yaitu, apa yang mereka lakukan dengan Event Horizon Telescope. Pada dasarnya, ini adalah teleskop seukuran Bumi. Kegilaan, tapi benar. Dengan mengumpulkan data dari beberapa teleskop di berbagai belahan dunia, Anda dapat menggabungkan data untuk mengubahnya menjadi data dari satu teleskop raksasa. Benar, kamu harus mencoba. Tetapi ada masalah dengan metode ini juga. Dengan hanya beberapa teleskop, tim EHT menggunakan sejumlah teknik analisis untuk membuat gambar yang paling mungkin dari data yang dikumpulkan. Jadi mereka berhasil "menarik" material di sekitar lubang hitam.
Apakah ini foto lubang hitam asli?
Jika Anda melihat melalui teleskop dan melihat Jupiter, Anda sebenarnya melihat Jupiter. Catatan: Jika Anda belum melakukannya, pastikan untuk mencobanya. Itu keren. Sinar matahari memantul dari permukaan Jupiter dan kemudian bergerak melalui teleskop ke mata Anda. Ledakan. Jupiter. Dia nyata.
Tetapi dengan lubang hitam, segalanya menjadi sedikit berbeda. Gambar yang Anda lihat bahkan tidak dalam kisaran yang terlihat. Ini adalah citra radio yang dibuat dari panjang gelombang cahaya. Apa perbedaan antara gelombang radio dan cahaya tampak biasa? Padahal, perbedaannya hanya pada panjang gelombangnya saja.
Gelombang cahaya dan radio adalah gelombang elektromagnetik. Ini adalah propagasi medan listrik yang berubah seiring dengan medan magnet yang berubah (secara bersamaan). Gelombang-gelombang ini bergerak dengan kecepatan cahaya - karena mereka ringan. Namun, karena radio dan cahaya tampak memiliki panjang gelombang yang berbeda, mereka berinteraksi dengan materi secara berbeda. Jika Anda menyalakan radio di rumah, Anda akan menerima sinyal dari stasiun radio terdekat. Gelombang radio ini menjalar menembus dinding. Dan yang terlihat tidak lulus.
Hal yang sama berlaku untuk gambar. Jika Anda memiliki cahaya tampak dari suatu objek, Anda dapat melihatnya dengan mata Anda dan merekam gambar ini pada film atau dengan perekam digital. Gambar ini kemudian dapat ditampilkan di layar komputer dan, sebenarnya, dilihat. Beginilah cara Anda dapat melihat gambar bulan.
Adapun materi di sekitar lubang hitam, ini bukan gambar yang terlihat. Ini adalah citra radio. Setiap piksel pada gambar mewakili panjang gelombang tertentu, tetapi gelombang radio. Porsi oranye adalah representasi warna palsu dari gelombang 1 milimeter. Hal yang sama terjadi ketika kita ingin "melihat" gambar dalam jangkauan inframerah atau ultraviolet. Kita harus mengubah panjang gelombang ini menjadi apa yang bisa kita lihat.
Jadi bidikan lubang hitam ini bukanlah foto biasa.
Ilya Khel
