Ramai yang tahu bahawa lohong hitam atau ‘black hole’ ialah satu ‘benda’ yang menyedut semua benda termasuklah cahaya. Sebab itu ia dinamakan sebagai lohong ‘hitam’.
Oleh sebab lohong hitam ini menyedut cahaya, persoalannya, bagaimana kita boleh tahu lohong hitam ini wujud? Atau lohong hitam ini sebenarnya konspirasi para ahli fizik yang nak minta dana penyelidikan berlebihan untuk mengkaji sesuatu yang tak wujud pun? Jom kita belajar bagaimana kita dapat mengesan kewujudan lohong hitam berdasarkan sains!
Secara ringkasnya, terdapat 4 kaedah untuk mengesan kewujudan lohong hitam. 4 kaedah ini ialah
- kesan graviti lohong hitam kepada jasad-jasad di sekelilingnya,
- pancaran gelombang elektromagnet (sinar-X dan gelombang radio) yang sangat padu,
- pancaran gelombang kegravitian
- dan pengimejan secara terus.
Kesan graviti lohong hitam kepada jasad-jasad di sekelilingnya
Kaedah yang pertama ialah dengan melihat kepada pergerakan jasad-jasad seperti bintang yang mengelilingi lohong hitam. Lohong hitam mempunyai tarikan graviti yang sangat tinggi menyebabkan bintang-bintang ditarik ke arah lohong hitam tersebut. Apabila bintang-bintang ini hanyut dalam medan graviti yang tinggi, maka bintang-bintang ini akan berpusing mengelilingi lohong hitam dengan orbit tertentu.
Pergerakan bintang-bintang ini dapat dicerap oleh teleskop-teleskop sedia ada terutamanya bagi bintang-bintang yang berada berhampiran dengan pusat galaksi. Apabila ahli astronomi menghalakan teleskop kepada pusat galaksi kita, mereka mendapati bahawa bintang-bintang di situ bertawaf mengelilingi suatu kawasan yang gelap, yang seolah-olah tiada apa-apa di situ. Kita dapat lihat pergerakan bintang-bintang ini pada video di bawah yang dirakam oleh Very Large Telescope di Chile selama 20 tahun.
Berdasarkan pergerakan bintang ini, ahli astronomi menyimpulkan bahawa bintang-bintang ini sedang mengorbit lohong hitam yang mempunyai jisim lebih 4 juta kali ganda jisim matahari. Besar tu! Lohong hitam raksasa!
Pancaran gelombang elektromagnet (sinar-X dan gelombang radio) yang sangat padu
Kaedah yang kedua pula lebih mudah berbanding yang pertama iaitu dengan melihat pada pancaran sinar-X dan gelombang radio yang sangat tinggi daripada bintang yang berdekatan dengan lohong hitam.
Pada kaedah pertama, bintang-bintang mengorbit lohong hitam pada jarak selamat dan tidak disedut masuk oleh lohong hitam itu. Namun, apabila suatu bintang berada terlalu dekat dengan lohong hitam, gas-gas pada bintang tersebut akan mula ditarik masuk dengan ganas ke dalam lohong hitam.
Dalam perjalanan masuk ke lohong hitam, gas-gas ini akan berpusar-pusar mengelilingi lohong hitam seperti puting beliung. Pusaran ini sangat rancak sehingga menyebabkan suhu gas ini mencanak naik dan memancarkan sinar-X. Antara lohong hitam yang memancarkan sinar-X ini ialah Cygnus X-1.
Pada mulanya, apabila ahli astronomi mencerap Cygnus X-1, mereka terkebil-kebil mencari punca sinar-X yang sangat kuat. Teori-teori sains tidak dapat menjelaskan punca sinar-X ini melainkan ia terhasil daripada lohong hitam yang menelan bahan-bahan bakar daripada bintang malang yang berada terlalu hampir dengannya. Anda boleh lihat lakaran lohong hitam ini di bawah. Memang betul-betul pemusnah bintang!
Pancaran gelombang kegravitian
Kaedah yang ketiga pula lebih maju dan sukar dikesan iaitu dengan melihat pada kesan riak (ripple) daripada gelombang kegravitian yang terhasil apabila lohong hitam berlanggar dan bergabung.
Gelombang kegravitian? Apa tu? Kita mungkin pernah lihat gelombang dengan membayangkan gelombang air yang berombak di tepi pantai. Sebenarnya, graviti juga begitu! Albert Einstein mengusulkan bahawa graviti sebenarnya bukanlah suatu daya, tetapi graviti ialah lengkungan pada ruang dan masa di alam semesta kita yang terbentuk oleh jasad-jasad yang wujud di dalamnya (termasuklah tenaga).
Oleh sebab lohong hitam mempunyai jisim yang tinggi, ia melengkungkan ruang masa dengan lebih ketara. Lihat pada gambaran di bawah tentang lengkungan ruang masa oleh lohong hitam. Okey, sekarang kita dah tengok bahawa lohong hitam ini melengkungkan ruang masa.
Jadi, apa yang akan berlaku jika kita ada dua lohong hitam yang beradu tenaga dan menelan satu sama lain? Gelombang kegravitian akan terhasil! Apabila gelombang kegravitian ini dihasilkan, ia dapat dikesan di Bumi apabila gelombang ini tiba. Namun, pengesanan gelombang kegravitian ini sukar kerana gelombang ini sangat lemah setelah merambat jauh dan tersebar ke alam semesta sebelum menuju ke Bumi. Melalui kaedah ketiga ini, lebih 60 perlanggaran lohong hitam telah dikesan.
Pengimejan secara terus
Kaedah keempat lebih mudah difahami iaitu dengan terus mengambil gambar lohong hitam. Kaedah-kaedah sebelum ini adalah kaedah mencerap lohong hitam secara tidak terus (indirect) dan kita tak dapat nak tengok gambar lohong hitam yang sebenar. Hanya kesan-kesannya saja.
Namun dengan teknologi yang berkembang, dan berbilion-bilion duit dihabiskan untuk kajian sains, kita berjaya merakam gambaran sebenar lohong hitam. Pada 10 April 2019, satu kerjasama antarabangsa para ahli sains berjaya merakamkan satu gambar lohong hitam gergasi di galaksi M87 menggunakan banyak gabungan teleskop radio di Bumi. Gambar lohong hitam ini boleh dilihat di bawah.
Kalau dilihat pada gambar ini, kita dapati bahawa di tengah-tengah gambar adalah gelap sahaja dan dikelilingi oleh cahaya berwarna oren di sekelilingnya. Yang ditengah ialah lohong hitam, manakala yang mengelilinginya ialah gas-gas yang berpusar ke dalamnya. Bukan senang nak tangkap gambar lohong hitam! Kalau tak ada gas-gas di sekeliling tu, kita hanya dapat lihat satu gambar yang hitam saja. Setakat ini, hanya satu saja lohong hitam yang berjaya ditangkap gambarnya.
Gambar lohong hitam M87: https://www.nationalgeographic.com/science/2019/04/first-picture-black-hole-revealed-m87-event-horizon-telescope-astrophysics/
Haa, itulah dia 4 kaedah yang digunakan untuk mencari kewujudan lohong hitam. Namun begitu, pencarian lohong hitam tidak terhad kepada 4 kaedah ini kerana masih terdapat kaedah lain untuk menentukan kewujudan lohong hitam.
Semoga tulisan ini menambahkan minat kita untuk menceburi bidang sains dan terus mengkaji khazanah di alam semesta!
