Lubang Hitam Memberikan Tekanan pada Lingkungan

Admin Oktober 11, 2021 0

 

Layar Kunci - Lubang hitam tetap menjadi teka-teki kosmik yang menarik. Setiap kali kita berpikir kita telah menemukan mereka, sesuatu yang lain muncul. Pekerjaan teoretis baru menunjukkan bahwa lubang hitam dapat memberikan tekanan pada lingkungan turut menambah kompleksitas termodinamika mereka.

Lubang hitam seperti yang didefinisikan pada awalnya hanyalah sebuah objek yang sangat padat sehingga tidak ada apa pun, bahkan cahaya yang dapat lolos. Faktanya sudah cukup membingungkan tetapi segera para ilmuwan menyadari bahwa mengambil objek ini pada nilai nominal merupakan masalah pada setiap cabang fisika  khususnya mekanika kuantum dan relativitas.

Banyak pekerjaan teoretis telah dilakukan untuk memperbaiki masalah ini. Salah satunya adalah penemuan Hawking pada tahun 1974 bahwa lubang hitam memancarkan radiasi termal. Radiasi Hawking, seperti yang sekarang diketahui, memungkinkan fisikawan memahami lubang hitam melalui hukum termodinamika. Mereka memiliki suhu, volume dan luas permukaan, entropi, momentum sudut, dll.

Sesuatu yang tidak muncul dalam termodinamika lubang hitam tetapi merupakan inti dari versi reguler adalah tekanan. Setidaknya tidak pernah ada kebutuhan dalam persamaan untuk memasukkan tekanan. Namun dalam karya baru-baru ini, ketika persamaan mencoba menggambarkan lubang hitam dengan lebih baik dan lebih detail, sebuah istilah muncul yang membingungkan para peneliti.

Seperti dilaporkan dalam Tinjauan Fisik D, istilah tersebut masuk ke dalam perhitungan entropi lubang hitam. Pekerjaan mereka menunjukkan bahwa rumus yang menentukan entropi membutuhkan koreksi kecil dan koreksi tersebut mempengaruhi banyak properti lubang hitam. Lebih menarik, koreksi tersebut berbentuk sesuatu yang tampak seperti tekanan.

Hasil temuan tim memberikan implikasi bahwa lubang hitam Schwarzschild memiliki tekanan, serta suhu, bahkan lebih menarik mengingat itu adalah kejutan total. Tim sangat senang karena penelitian yang dilakukan di University of Sussex tentang gravitasi kuantum telah berlanjut bahwa pemahaman komunitas ilmiah yang lebih luas tentang sifat lubang hitam.

Intuisi penting penemuan Stephen Hawking mengenai lubang hitam menunjukkan pada dasarnya lubang hitam tidak selalu hitam tetapi memiliki spektrum radiasi yang sangat mirip dengan benda hitam. Hal ini membuat lubang hitam menjadi laboratorium yang ideal untuk menyelidiki interaksi antara mekanika kuantum, gravitasi, dan termodinamika.

Ini adalah fokus utama dari pekerjaan mereka. Satu kemungkinan teori yang menjembatani relativitas umum dan mekanika kuantum disebut gravitasi kuantum. Lubang hitam adalah tempat pengujian penting untuk kerangka hipotetis ini.

Jika menganggap lubang hitam hanya dalam relativitas umum, orang dapat menunjukkan bahwa mereka memiliki singularitas di pusatnya di mana hukum fisika seperti yang kita kenal harus hancur. Ketika teori medan kuantum disubstitusikan ke dalam teori relativitas umum, sangat diharapkan untuk menemukan deskripsi baru tentang lubang hitam.

Meskipun tekanan yang diberikan oleh lubang hitam yang dipelajari kecil, fakta bahwa lubang hitam itu ada kemungkinan membuka banyak kemungkinan baru, mencakup studi astrofisika, fisika partikel, dan fisika kuantum.

Para peneliti melihat munculnya istilah korektif tetapi mereka menganggap itu bisa menjadi tekanan. Perhitungan lebih lanjut menunjukkan bahwa di bawah gravitasi kuantum, lubang hitam dapat memberikan tekanan.

Momen pin-drop ketika tim menyadari bahwa hasil misteri dalam persamaan tersebut memberi tahu bahwa lubang hitam yang dipelajari memiliki tekanan. Tentu saja setelah berbulan-bulan tim menyelidiki hal ini. (*)