Kita sering mendengar istilah lubang hitam (black hole). Apa sebenarnya lubang hitam itu dan bagaimana ia bisa terbentuk?. Lubang hitam (black hole) adalah sebuah pemusatan massa yang cukup besar sehingga menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar. Gaya gravitasi yang sangat besar ini mencegah apa pun lolos darinya kecuali melalui perilaku terowongan kuantum. Medan gravitasi begitu kuat sehingga kecepatan lepas di dekatnya mendekati kecepatan cahaya.



Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektromagnetik yang dapat lolos dari gravitasinya, bahkan cahaya hanya dapat masuk tetapi tidak dapat keluar atau melewatinya, dari sini diperoleh kata “hitam”. Istilah “lubang hitam” telah tersebar luas, meskipun ia tidak menunjuk ke sebuah lubang dalam arti biasa, tetapi merupakan sebuah wilayah di angkasa di mana semua tidak dapat kembali. Secara teoritis, lubang hitam dapat memliki ukuran apa pun, dari mikroskopik sampai ke ukuran alam raya yang dapat diamati.

Lubang hitam muncul ketika sebuah bintang yang besar dan padat (masif, berukuran 8-100 kali massa matahari) di sebuah supernova meredup dan mati dengan membakar seluruh tenaga nuklirnya. Gaya gravitasi menarik berat maha besar dari lapisan-lapisan luar bintang itu untuk ikut meluruh ke arah inti.

‘Permukaan’ dari sebuah lubang hitam disebut dengan sebuah event horizon. Hancurnya gaya gravitasi menjadikan hampir seluruh cahaya tidak dapat melepaskan diri dan tidak ada satu pun informasi dari permukaan itu yang berhasil lolos.

Sama halnya dengan figur kartun Cheshire Cat yang muncul lalu menghilang dalam gelap dengan hanya meninggalkan senyumnya, sebuah lubang hitam mewakili bahan-bahan yang hanya meninggalkan gravitasinya saja.



Sebagian kalangan berpikir banyak lubang hitam kecil terbentuk di awal mula pembentukan jagat raya, Big Bang. Kemungkinan galaksi kita juga memiliki berlimpah lubang hitam mini.

Pada prinsipnya, lubang hitam memiliki massa yang berbeda-beda. Lubang hitam yang terbentuk melalui kematian bintang-bintang sedikitnya memiliki massa dua kali daripada massa matahari kita. Tetapi kerapatannya bisa semiliar kali lebih padat daripada matahari kita.

Tidak seperti benda-benda pada umumnya, seperti bebatuan, yang secara kasar memiliki ukuran proporsional dengan akar persegi massa, lubang-lubang hitam memiliki proporsi radial terhadap massa-nya.

Secara virtual, bintang biasanya mati dan menghilang dari jagat raya ke bentuk sebuah titik dengan kerapatan yang tidak terbatas (event horizon) dimana hukum-hukum relativitas umum yang biasanya berlaku untuk ruang dan waktu luluh. Hukum-hukum fisika kuantum menyatakan, informasi-informasi itu tidak mungkin hilang sepenuhnya.

Namun, Hawking dan teman-temannya berpendapat medan gravitasi ekstrem dari lubang hitam dapat menjadi pengecualian dari hukum-hukum itu.

Radius sebuah lubang hitam (Rs) = 2MG/v^2. Dimana M adalah massa lubang hitam, G adalah konstanta Gravitasi, dan v adalah kecepatan yang dibutuhkan suatu obejk untuk menghindar dari gaya tarik gravitasi. Untuk kasus lubang hitam v adalah c atau kecepatan cahaya.

foton dikatakan tidak bermassa. jadi seharusnsya tidak bisa dipengaruhi oleh gravitasi. tapi kalau cahaya dapat tertarik oleh gravitasi black hole maka konsep gravitasinya haruslah kelengkungan ruang-waktu. dan kelengkungan ruang-waktu bukan hukum gravitasi universal (Newton).

Saya coba jelaskan ya.. Cara pandang gravitasi harus dirombak kalo kita ingin mengikuti teroi Einstein.. Tidak sesederhana konsep gaya menurut Newton. Dalam teori Einstein, objek (masif atau massless) mengikuti persamaan geodesik, yang daripadanya dapat di dapat persamaan gerak.. contoh persamaannya ada di pers. 3.1 dan 3.2 di paper saya:
https://arxiv.org/abs/1512.01654

Nah, cahaya yg massless juga mengikuti persamaan geodesik ini, dan kalau dihitung memang didapati terjadi pembelokan oleh krn kelengkungan ruang-waktu oleh objek bermassa, misalnya bintang (massa ckp besar).. Dan ini benar2 teramati, sehingga org percaya teori gaya gravitasi Newton tidak terlalu benar.. Cahaya hanya akan terperangkap saat "ia" telah menyentuh horizon peristiwa.. Ingat cahay juga punya eneri, jd tidak selalu cahaya "jatuh" ke lubang hitam.. Tarikan gravitasi lubang hitam memang besar, tp tidak tak hingga, jadi ada peluang objek untuk lepas dari tarikannya, bergantung kondisi awal objek tsb, misalnya seberapa besar energi kinetik awalnya..

Cahaya selalu bergerak dengan kecepatan c.. diamati oleh pengamat lain bisa ada koreksi, ingat efek dilasi waktu dan kontraksi panjang oleh gravitasi.. Menurut teori Einstein, pengamatan tidak hanya bergantung pada kecepatan relatif spt dalam teori relativitas khusus, tp jg bergantung posisi (relatif thd sbh objek bermassa).. makanya ada dikenal istilah porper time dan proper length. jadi nama teori relativitas itu menurut saya sudah pas banget, sesuai dengan salah satu fondasi dasarnya, everything is relative bisa relatif sama, bisa relatif beda.. smoga jawaban ini membantu