Sekeliling lohong hitam

Gambaran artistik satu kematian bintang yang menghampiri satu lohong hitam. Tarikan daya pasang surut yang dihasilkan oleh lohong hitam tersebut dapat membengkok ruang-masa sehingga dia pecah dan mengeluarkan gas kandungannya. Fenomena ini bukan cuma teori saja, objek ini telah dicerapi dalam sinaran-X oleh satelit-satelit XMM dan Chandra dalam tahun 2004 di pusat galaksi RXJ1242-11. Kredit : ESA/S. Komossa

Sila bayangkan sehelai kain elastik yang mewakili ruang di dalam konsep relativiti. Dalam perspektif ini, lohong hitam merupakan satu bebola berat yang tenggelam ke dalam kain elastik ini menghasilkan satu lubang dimana bebola tersebut terus hilang dari pandangan. Keujudannya cuma dapat dibuktikan melalui pembentukan lubang tersebut. Begitu juga dengan lohong hitam, ia tidak dapat dilihati, kehadirannya cuma dapat dikesani melalui distorsi ruang-masa di sekitarnya.

Distorsi ruang-masa

Satu ciri-ciri yang paling memeranjatkan adalah yang melibatkan distorsi masa berdekatan dengan lohong hitam. Dari pandangan kita, masa bergerak lebih perlahan di dalam bidang tarikan graviti yang kuat. Dalam kes lohong hitam yang amat masif, kesan ini amat ketara. Bayangkan anda memerhati dari jauh kawan anda terjun ke dalam lohong hitam. Dalam pergerakannya menghampiri lohong hitam tersebut jam tangannya berdetik semakin perlahan. Detikan jarum jam tangan tersebut mengambil masa yang semakin memanjang, dari seminit menjadi sejam, dari sejam menjadi sehari. Apabila beliau sampai ke sempadan yang dipanggil Jejari Swartzchild, keseluruhan pergerakan kawan anda tersebut akan mengambil masa infiniti. Oleh yang demikian, kawan anda tersebut akan kelihatan membatu sepanjang masa.

Dari pandangan kawan anda pula, keadaan ini kelihatan bertentangan. Dari pandangannya, detikan jarum jam tangannya bergerak seperti biasa tetapi jarum jam tangan anda pula yang kelihatan bergerak semakin cepat; setiap pusingan mengambil masa yang semakin pendek dari seminit menjadi sesaat, dari sesaat menjadi semikro-saat. Kemudiannya, dia nampak umur bintang-bintang meningkat dalam masa sesaat. Sesampainya di sempadan Jejari Swartzchild, sejarah alam semesta masa depan muncul di depan matanya. Tidak perlu diingatkan bahawa tiada tikit perjalanan balik bagi kawan anda. Sesungguhnya, sempadan Jejari Swartzchild membenarkan perjalanan sehala saja.

Keterangan di atas sebenarnya tidak terlalu tepat. Sebenarnya, lohong hitam tidak dipenuhi dengan pakar angkasawan yang ketakutan. Terdapat satu lagi kesan berlaku yang serentak dengan perlambatan masa, iaitu pemanjangan gelombang sinaran cahaya. Dari pandangan kita, cahaya dipengaruhi oleh tarikan graviti mengikut efek Einstein. Semakin kuat tarikan graviti semakin memanjang gelombang sinaran cahaya. Menghampiri sempadan Jejari Swartzchild, kawan anda akan kelihatan kemerah-merahan sehingga cahaya tersebut keluar dari julat penglihatan manusia. Imejnya yang membeku di sempadan Jejari Swartzchild akan hilang sedikit demi sedikit sehingga ia meninggalkan satu tompok hitam.

Sila perhatikan kesan yang terakhir, yang amat dramatik, yang melibatkan daya tarikan graviti. Besar kemungkinan kawan anda tidak dapat melihat anda dengan senangnya. Tarikan graviti terlalu kuat, kelajuan tarikan tersebut meningkat, juga amat cepat. Sila bayangkan kawan anda jatuh kaki dahulu kearah lohong hitam. Bidang graviti mengurang bila jarak kejauhan dari pusat meningkat. Justeru itu, tarikan graviti adalah lebih kuat di tapak kakinya berbanding di hujung kepalanya. Ini menyebabkan kakinya akan jatuh lebih cepat berbanding kepalanya. Akibatnya daya pasang surut menggugat ketahanan dan kepaduannya, badannya akan menjadi tertarik semakin kuat mengakibat satu fataliti.

Lohong hitam berputar

Satu lagi fenomena yang menarik berlaku bila lohong hitam berputar. Ini dijangka terjadi agak kerap. Persamaan dari relativiti umum cuma dapat diselesaikan dalam tahun 1960an, membuktikan betapa kompleksnya persamaan Einstein tersebut. Satu ciri-ciri lohong hitam berputar ialah pusat singulariti yang tidak tetap tapi mengambil bentuk gegelang. Satu lagi fenomena yang menarik adalah ruang-masa di luar yang terheret bersama.

Pengaruh lohong hitam ke atas geometri ruang-masa adalah amat kuat. Putaran ini mempengaruhi geometri dan pergerakan objek-objek yang berdekatan menyebabkannya terikut berputar kearah yang sama. Pergerakan ini dapat diatasi jika objek-objek tersebut mampu berputar kearah bertentangan. Tetapi, semakin hampir ke satu kawasan yang dipanggil ergosphere, semakin sukar objek-objek tersebut untuk berhenti. Walaupun kuat usaha menentangnya, objek-objek tersebut akan tertarik juga oleh putaran ruang-masa lohong hitam, walaupun masih mampu mengelak dari sedutan ke dalam sempadan lohong hitam. Ergosphere ialah kawasan yang membolehkan kita lepas, sekiranya mampu, dari tarikan lohong hitam asalkan sempadan Jejari Swartzchild tidak dilintasi.

Lohong hitam dan maklumatnya

Sila perhatikan satu lagi ciri-ciri penting lohong hitam. Tidak seperti objek-objek lain di alam semesta, lohong hitam dapat dikenalpasti menggunakan sedikit parameter sahaja. Ia dapat dikenali melalui, jisimnya, momentum sudutannya, dan cas electriknya. Ciri-ciri ini mudah saja berbanding ciri-ciri bintang biasa yang melibatkan semua partikel-partikelnya, bentuknya, kedudukan dan tenaganya, yang memerlukan banyak data. Sebaliknya pula, ciri-ciri lohong hitam dapat dikenalpasti melalui tiga parameter tersebut sahaja. Sebabnya mudah: bila bintang runtuh dan mengecut menjadi lohong hitam, semua maklumat mengenai partikel-partikelnya hilang dibawah sempadan Jejari Swartzchild. Bintang tersebut seolah-olah hilang dari alam jagad tampak. Keujudannya dapat dikenalpasti sebagai pembengkokan ruang-masa yang dapat diterangkan melalui tiga nombor tersebut.

...