Lubang Putih, Sang Kembaran Lubang Hitam
Secara matematis, keberadaan lubang putih sebagai kembaran lubang hitam itu memungkinkan. Namun, keberadaan lubang putih itu menyalahi hukum-hukum fisika sehingga banyak yang menyakini lubang putih tidak pernah ada.
Gambaran tentang lubang putih (bagian bawah) yang merupakan kembaran dari lubang hitam (bagian atas). Kedua obyek ini dilahirkan dari teori relativitas umum tahun 1915. Lubang hitam berhasil dibuktikan pada 2019, tetapi keberadaan lubang putih menyalahi hukum-hukum fisika.
Secara matematis, keberadaan lubang putih (white hole) sebagai kembaran dari lubang hitam (black hole) adalah memungkinkan. Namun, menguji keberadaan lubang putih di alam semesta sesungguhnya, sepertinya tidak memungkinkan. Lubang putih kemungkinan besar hanya obyek hipotesis yang tidak nyata di alam semesta.
Dalam teori relativitas umum, lubang putih adalah wilayah kosmik yang secara teoretis memiliki fungsi yang berlawanan dengan lubang hitam. Namun dalam perjalanannya, lubang putih kalah populer dibandingkan lubang hitam.
Lubang hitam adalah wilayah yang mengalami keruntuhan gravitasi total. Pada wilayah tersebut, gaya gravitasi telah mengalahkan semua kekuatan lain yang ada di alam semesta. Gaya gravitasi yang superbesar itu mampu memampatkan gumpalan materi sampai ke bentuk yang paling kecil, berupa titik superpadat atau yang dikenal sebagai singularitas.
Di sekeliling lubang hitam terdapat cakrawala peristiwa, yaitu daerah batas yang menentukan apakah suatu materi bisa tertarik atau terlepas dari lubang hitam. Materi yang melampaui batas cakrawala peristiwa akan terjebak gravitasi lubang hitam yang sangat kuat sehingga apapun tidak bisa lolos dari jeratan lubang hitam, termasuk cahaya.
Sangat kecil kemungkinan lubang putih bisa berumur panjang.
Lubang hitam terbentuk dari sebuah bintang bermassa masif, sekitar belasan hingga puluhan kali massa Matahari, yang mati. Bobot bintang yang sangat besar akan mengimpit inti bintang hingga akhirnya inti bintang runtuh dan tercipta lubang hitam yang bisa menarik materi dan radiasi di sekitarnya.
Keberadaan lubang hitam ini awalnya diprediksi dari teori relativitas umum Albert Einstein pada 1915. Astrofisikawan Universitas Stony Brook, New York, Amerika Serikat, Paul M Sutter di Space, 13 Agustus 2023, menulis persamaan medan Einstein yang menjelaskan tentang gravitasi serta kelengkungan ruang dan waktu itu, kemudian dikembangkan oleh fisikawan dan astronom Karl Schwarzschild pada 1916 hingga diperoleh persamaan matematika yang menggambarkan lubang hitam.
Visualisasi lubang hitam dilihat dari samping yang menunjukkan piringan cakram berisi gas yang bergejolak di sekeliling lubang hitam. Gravitasi ekstrem lubang hitam mengubah jalur cahaya yang datang dari berbagai bagian piringan sehingga menghasilkan citra cahaya yang melengkung.
Lubang hitam dalam persamaan Schwarzschild itu digambarkan sebagai obyek yang mengalami keruntuhan gravitasi, memiliki singularitas dan cakrawala peristiwa. Istilah lubang hitam makin populer setelah matematikawan Martin David Kruskal pada 1960 memperluas deskripsi lubang hitam Schwarzchild hingga mencakup semua domain ruang dan waktu.
”Butuh waktu 40 tahun untuk memahami lubang hitam. Namun, akhir-akhir ini, orang-orang berfokus pada lubang putih,” kata fisikawan teoretis di Pusat Fisika Teoretis (CPT), Universitas Aix-Marseille Perancis, Carlo Rovelli kepada Space, 11 Juli 2023.
Namun, teori relativitas umum tidak memedulikan aliran waktu. Artinya, semua persamaan matematis yang digunakan simetris terhadap waktu. Konsekuensinya, matematika dalam relativitas umum akan berfungsi dengan baik pada saat waktu berjalan maju atau waktu berjalan mundur.
Baca juga: Apa Jadinya jika Bumi Berada di Dalam Lubang Hitam?
Jadi, jika kita menyaksikan film tentang pembentukan lubang hitam dan memutarnya secara terbalik, kita akan melihat sebuah obyek yang mengalirkan materi dan radiasi. Pada satu titik, obyek itu akan meledak dan menghasilkan sebuah bintang yang masif. Obyek itulah yang dinamakan lubang putih.
Menurut teori relativitas umum, lanjut Sutter, teori pembentukan lubang putih itu sah-sah saja. Namun, karakter lubang putih itu jauh lebih aneh daripada lubang hitam. Proses pembentukan lubang putih serba berkebalikan dari lubang hitam.
Lubang putih tetap akan menjadi obyek yang masif dan gravitasinya sangat besar. Lubang putih juga memiliki singularitas di pusatnya serta dikelilingi cakrawala peristiwa di tepiannya.
Diagram yang menjelaskan perbedaan dua obyek kembar lubang hitam (black hole) dan lubang putih (white hole). Lubang hitam sudah bisa dibuktikan keberadaannya, tetapi lubang putih diyakini tidak mungkin ada. Proses di dalam lubang putih dan lubang hitam itu saling berkebalikan.
Material apa pun yang ada di luar lubang putih tidak akan pernah bisa masuk ke dalam lubang putih. Saat materi tersebut mendekati cakrawala peristiwa, maka dia akan segera dilontarkan ke luar dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan cahaya dan menimbulkan cahaya putih yang bersinar terang sehingga disebut lubang putih.
Sementara materi apapun yang ada di dalam lubang putih bisa keluar dan berinteraksi dengan dunia luar. Namun karena materi di luar tidak bisa masuk, maka materi di bagian dalam itu akan terputus dengan masa lalu alam semesta. Dengan demikian, tidak ada materi di luar lubang putih yang bisa memengaruhi bagian dalamnya.
Melalui proses yang saling berkebalikan, maka secara singkat dapat diuraikan bahwa di dalam lubang hitam terdapat medan gravitasi kuat yang menarik benda-benda ke dalam. Meski demikian, ada batas yang membuat sebuah benda bisa ditarik ke dalam atau tidak yang disebut cakrawala peristiwa.
Jika kita bisa melintasi batas itu, dia akan terjerat lubang hitam dan tidak bisa melarikan diri. Masa depan kita pun akan ditakdirkan berada di pusat lubang hitam, apa pun yang kita lakukan.
Baca juga: Lubang Hitam di Pusat Galaksi Bimasakti Hancurkan Sistem Bintang Ganda di Sekitarnya
Sebaliknya, lubang putih hampir seperti obyek antigravitasi yang melontarkan materi di dalamnya ke luar tanpa henti. Lubang putih juga memiliki cakrawala peristiwa, benda-benda yang berasal dari dalam lubang putih bisa melintasi cakrawala peristiwa dan terlontar ke alam semesta. Namun benda-benda dari alam semesta tidak bisa masuk ke dalam lubang putih.
Jadi, di dalam lubang hitam, kita bisa masuk ke dalam tetapi tidak bisa keluar. Sebaliknya, di dalam lubang putih kita bisa keluar tetapi tidak bisa masuk.
Eksistensi
Seandainya lubang putih itu nyata adanya, maka jika diamati dari jauh, lubang putih akan tampak seperti lubang hitam. Kedua obyek itu sama-sama memiliki massa, berputar pada porosnya, dan memiliki cincin debu dan gas yang terletak di sekeliling cakrawala peristiwa, batas yang memisahkan obyek tersebut dari bagian lain alam semesta.
Namun, jika diamati lebih lama, lubang putih bisa ”bersendawa” alias mengeluarkan materi dari dalamnya, sebuah kondisi yang mustahil terjadi di lubang hitam. ”Saat obyek tersebut ’bersendawa’, maka pada saat itulah kita bisa memastikan bahwa itu adalah lubang putih,” kata Rovelli.
Meski secara matematis memungkinkan, keberadaan lubang putih masih menjadi pertanyaan dan keingintahuan banyak orang hingga kini. Teori relativitas umum sukses memprediksi keberadaan lubang hitam meski bukti nyata adanya lubang hitam baru diperoleh tahun 2019. Karena itu, kita tidak perlu menutup kemungkinan adanya lubang putih.
Gambaran tentang lubang putih dan lubang hitam dan relasi keduanya. Sebagian ilmuwan menganggap lubang putih itu seperti pintu keluar dari lubang hitam menuju alam semesta yang lain. Namun, lebih banyak ilmuwan meyakini lubang putih itu tidak ada.
Alih-alih optimistis dengan pandangan itu, banyak ilmuwan justru menilai lubang putih hanyalah obyek hipotetis, tidak akan pernah eksis di alam semesta.
Relativitas umum bukanlah satu-satunya formula yang ada di alam semesta. Masih ada cabang fisika lain yang menjelaskan tentang bagaimana cara alam semesta bekerja, seperti elektromagnetisme (ilmu yang mempelajari hubungan antara medan listrik dan medan magnet) dan termodinamika (ilmu yang mempelajari pengubahan panas menjadi energi lain).
Dalam ilmu termodinamika, tambah Sutter, terdapat konsep tentang entropi yang secara sederhana bisa dimaknai sebagai ukuran ketidakteraturan di dalam sebuah sistem. Hukum termodinamika kedua menunjukkan dalam sebuah sistem tertutup, maka nilai entropi hanya bisa naik. Itu berarti, ketidakteraturannya akan terus meningkat.
Sebagai contoh, saat anda melempar piano ke dalam mesin penghancur kayu, maka yang akan keluar adalah sekumpulan serpihan kayu yang hancur. Kondisi ini menunjukkan gangguan dalam sistem (piano) telah meningkat sehingga hukum kedua termodinamika terpenuhi.
Sebaliknya, saat anda melemparkan sekumpulan potongan kayu ke mesin penghancur kayu yang sama, maka anda tidak bisa mendapatkan piano karena hal itu berarti akan menurunkan ketidakteraturan sistem dan hukum termodinamika kedua tidak terpenuhi. Bagaimanapun kita membangun sistem mesin pemotong kayu, kita tidak akan pernah bisa mengubah serpihan kayu menjadi piano yang sempurna.
Baca juga: Era Baru Eksplorasi Lubang Hitam
Oleh sebab itu, kita tidak bisa menjalankan proses pembentukan lubang hitam secara terbalik demi mendapatkan lubang putih karena proses ini akan menyebabkan entropi menurun. Bintang bisa berakhir melalui proses ledakan bintang, tetapi bintang-bintang tidak bisa terbentuk dan muncul secara tiba-tiba melalui proses ledakan kosmik raksasa.
Jadi, meskipun perhitungan matematis teori relativitas umum bisa menjelaskan proses terbentuknya lubang putih, teori termodinamika menolak konsep ini.
Keyakinan tidak adanya lubang putih juga diungkapkan profesor astrofisika dari Universitas Sydney, Australia, Geraint Lewis. Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa alam semesta itu asimetris, yaitu bermula dari dentuman besar (big bang) menuju masa depan yang tak terbatas. Dengan konsep satu arah waktu itu, maka hanya solusi lubang hitam yang sesuai dan lubang putih tidak akan pernah ada.
”Meski secara matematis lubang putih mungkin saja ada, fakta bahwa alam semesta kita asimetris membuat lubang putih tidak mungkin ada secara fisik,” katanya.
Gambaran tentang lubang putih dan lubang hitam dan relasi keduanya. Saat sebuah materi yang jatuh ke dalam lubang hitam akan terlontar ke alam semesta lain melalui lubang putih.
Satu-satunya cara yang memungkinkan untuk membentuk lubang putih adalah melalui proses eksotis yang terjadi di awal pembentukan alam semesta sehingga lubang putih memiliki ruang dan waktunya sendiri. Dengan demikian, proses pembentukan lubang putih di awal semesta itu akan memangkas proses penurunan entropi. Hal itu berarti, sejak waktu dimulai pascadentuman besar, maka lubang putih sudah langsung ada.
Menurut Lewis, astronomi bisa menjelaskan terjadinya lubang hitam dari runtuhnya sebuah bintang. Namun, terbentuknya lubang putih dengan proses berkebalikan dari lubang hitam itu sulit diterima akal.
Selain itu, lubang putih juga sangat tidak stabil. Lubang putih tetap memiliki gaya gravitasi dan menarik materi ke arahnya meski tidak bisa melewati cakrawala peristiwa. Namun, semua materi yang mendekati lubang putih, termasuk foton atau partikel cahaya, maka materi tersebut akan segera hancur.
Baca juga: Angin Lubang Hitam Supermasif Paling Tua Ditemukan
Karena partikel yang mengarah ke lubang putih tidak bisa melewati cakrawala peristiwa, maka energi partikel itu akan sangat besar dan melejit dengan cepat hingga memicu runtuhnya lubang putih menjadi lubang hitam. Peristiwa ini justru akan mengakhiri keberadaan sang lubang putih.
”Sangat kecil kemungkinan lubang putih bisa berumur panjang,” tambah Hal Haggard, fisikawan teoretis di Bard College, New York, Amerika Serikat.
Meski demikian, sebagian astronom tetap berandai-andai menemukan lubang putih. Ilmuwan Rogen Penrose bahkan berteori bahwa lubang putih itu seperti pintu keluar dari lubang hitam menuju alam semesta yang lain. Saat sebuah materi jatuh ke dalam lubang hitam, maka dia akan terlontar ke alam semesta lain melalui lubang putih.
Mereka yang menduga lubang putih itu ada, lanjut Lewis, mengira lubang putih ada di tempat-tempat di mana benda-benda akan dilontarkan dengan energi yang sangat besar, tempat-tempat di alam semesta yang memungkinkan terjadinya aliran energi. Namun hingga kini, ciri-ciri keberadaan lubang putih itu tidak pernah didapatkan.
Jadi, meskipun lubang putih tampak memukau dan menarik, lubang putih bukanlah obyek alam semesta yang sesungguhnya. Dia hanyalah buah dari perhitungan matematis yang ada dalam teori relativitas umum dan sayangnya berbenturan dengan hukum-hukum fisika.
”Saya menyukai hal-hal eksotis termasuk yang diprediksikan dalam teori relativitas. Saya berharap bahwa time warp (kelengkungan hipotetis dalam perjalanan waktu yang memungkinkan kita berjalan bolak-balik antar-era atau memungkinkan terhentinya waktu) dan warp drive (teknologi yang memungkinkan kita bergerak dengan kecepatan lebih tinggi dari cahaya) itu nyata adanya. Namun untuk lubang putih, saya meyakini lubang putih itu kemungkinan tidak ada,” tegas Lewis.
