Pada bulan Februari tahun ini, para astronom membuat penemuan monumental. Hampir seratus tahun setelah prediksi mereka oleh Albert Einstein, para ilmuwan akhirnya menemukan gelombang gravitasi - "riak dalam ruang-waktu", yang diterangi oleh radiasi dari dua lubang hitam yang bergabung. Pengamatan ini adalah konfirmasi yang sangat jelas dari teori relativitas umum Einstein, tetapi pada saat yang sama peristiwa ini merupakan bukti kuat bahwa hukum teori ini berhenti bekerja segera setelah mereka mencapai cakrawala peristiwa lubang hitam.
Sejak Februari tahun ini, Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) telah melihat gelombang gravitasi sebanyak tiga kali. Para peneliti akhirnya mencermati temuan tersebut dan sekarang mengklaim telah menemukan bukti dari apa yang disebut "gema" dalam gelombang yang menantang prediksi Einstein tentang lubang hitam.
Pernyataan ini saat ini dipublikasikan di perpustakaan online ilmiah ArXiv.org, di mana pernyataan tersebut dapat dianalisis oleh anggota komunitas fisikawan lainnya sebelum disajikan untuk tinjauan sejawat. Oleh karena itu, ada kemungkinan yang sangat nyata bahwa fakta-fakta baru akan ditemukan dalam kerangka pandangan luar terhadap data pengamatan gema ini. Selain itu, bukti yang dihadirkan juga diberikan dengan akurasi sebesar 5 Sigma yang merupakan standar emas dalam dunia fisika. Artinya, dalam 3,5 juta ada satu kemungkinan observasi itu murni kebetulan.
Namun, jika penelitian lain menunjukkan bahwa "gema" ini benar-benar ada, maka untuk fisika itu akan menjadi peristiwa yang sangat besar. Sebelumnya, telah dikemukakan bahwa hukum relativitas umum hancur berkeping-keping ketika mendekati pusat lubang hitam, tetapi penemuan ini akan menunjukkan bahwa hukum tersebut juga berhenti bekerja pada batas-batas fenomena ruang-waktu ini. Jika demikian, maka ini mungkin awal dari lahirnya hukum-hukum fisika yang sama sekali baru.
“Penemuan LIGO dan organisasi lain di masa depan menawarkan kesempatan luar biasa untuk mengeksplorasi hukum fisika baru,” kata Steve Giddings, peneliti lubang hitam di Universitas California, Santa Barbara, yang tidak terlibat dalam penelitian yang dijelaskan hari ini.
Jika gema tersebut ternyata palsu, maka relativitas umum hanya perlu lulus ujian lagi. Selama beberapa dekade, fisikawan telah mencoba mengubah lubang hitam menjadi teori ini, mencoba menemukan cara yang akan mengintegrasikannya dengan mekanika kuantum, tetapi teori Einstein telah berjalan dengan baik hingga sekarang.
Tetapi sebelum kita melanjutkan diskusi, mari kita pahami apa itu gema dan bagaimana hubungannya dengan relativitas umum.
Semuanya bermuara pada apa yang disebut paradoks informasi lubang hitam. Menurut teori Einstein, segala sesuatu yang melintasi cakrawala peristiwa lubang hitam akan menghilang, tidak meninggalkan apa pun. Dalam pengertian tradisional, ini berarti bahwa tidak ada, bahkan cahaya, yang bisa keluar dari lubang hitam (ngomong-ngomong, nama benda ini).
Video promosi:
Baru-baru ini, para ilmuwan sangat dibingungkan dengan pengujian teori ini. Memang, menurut hukum mekanika kuantum, materi yang diserap oleh lubang hitam sebenarnya dapat meninggalkan jejak berupa informasi. Jadi bagaimana cakrawala peristiwa dapat secara bersamaan dijelaskan baik dari sudut pandang relativitas umum (semuanya hancur setelah melewati batas), dan dari sudut pandang mekanika kuantum (dari objek, informasinya tetap ada)?
Pertanyaan ini adalah salah satu pertanyaan tersulit dalam fisika modern, dan para ilmuwan masih belum dapat menemukan jawabannya.
Salah satu penjelasan yang disarankan adalah hipotesis firewall 2012, yang menunjukkan bahwa ada cincin partikel bermuatan tinggi di sekitar cakrawala peristiwa, yang membakar materi apa pun yang melewatinya.
Fisikawan Stephen Hawking memiliki asumsi berbeda. Dia percaya bahwa lubang hitam dapat dikelilingi oleh "rambut" yang lembut (rambut, tentu saja, digunakan di sini sebagai metafora). "Rambut" ini mewakili gangguan kuantum bermuatan rendah dan menyimpan tanda tangan (informasi, jika Anda mau) dari segala sesuatu yang pernah jatuh ke dalam lubang hitam.
Terlepas dari hipotesis mana yang lebih Anda sukai, pesan utamanya tetap sama: alih-alih cakrawala peristiwa bersih yang diprediksi oleh relativitas umum, batas-batas lubang hitam bisa jauh lebih kompleks dan kabur daripada yang kita bayangkan. Dan masalah utama di sini adalah kami tidak memiliki kesempatan untuk memverifikasi asumsi ini. Hingga LIGO mendeteksi gelombang gravitasi.
Sekarang, dengan data yang ada, tim peneliti internasional mengusulkan cara untuk mengetahui apa yang terjadi di sekitar lubang hitam. Menurut asumsi baru, jika cakrawala peristiwa lubang hitam tidak benar-benar sesuai dengan hukum relativitas umum, maka gema akan tetap ada setelah gelombang gravitasi awal.
Menurut para peneliti, itu akan mungkin untuk mendeteksinya berkat "rambut" yang mengelilingi lubang hitam, yang berada dalam keadaan gembira dan berperilaku seperti cermin saat ini. Mereka menangkap beberapa gelombang gravitasi yang keluar dari lubang hitam, menyelimuti mereka, mentransmisikan beberapa keadaan gangguan mereka, dan kemudian dapat dideteksi oleh instrumen seperti LIGO.
Menurut perhitungan para ilmuwan, gema ini dapat dideteksi menggunakan LIGO 0,1 dan 0,3 detik setelah pelepasan awal gelombang gravitasi. Dan - lihatlah! Ilmuwan telah menjadi saksi ini! Apalagi, peristiwa itu diamati tidak hanya dalam kerangka deteksi pertama gelombang gravitasi pada Februari tahun ini, tetapi juga dalam kerangka ketiga pengamatan gelombang gravitasi tahun ini.
Tentu saja harus dipahami bahwa ketiga peristiwa tersebut hampir tidak dapat disebut sebagai data statistik yang andal. Jadi sementara kemungkinan tetap bahwa gema ini adalah semacam kebisingan latar belakang (1 dari 270 kasus, atau kesalahan 2,9 Sigma), pengamatan lebih lanjut akan membantu para peneliti membangun basis bukti yang lebih kuat.
"Kabar baiknya adalah kejelasan dan sensitivitas LIGO akan segera meningkat secara signifikan, jadi kami memiliki kesempatan yang lebih kuat selama dua tahun ke depan untuk mengkonfirmasi atau menyangkal pengamatan ini," kata pemimpin peneliti Niaesh Afshordi.
Bahkan jika gema dapat dikonfirmasi, mereka tidak akan menjawab pertanyaan tentang tingkat ketidakjelasan apa yang dimiliki batas-batas lubang hitam. Oleh karena itu, penyelesaian paradoks informasi telah ditunda untuk saat ini. Sejauh ini, satu hal yang jelas: salah satu penemuan terpenting dalam fisika tahun ini menjadi lebih menggoda.
NIKOLAY KHIZHNYAK
