Membongkar misteri lohong hitam penyedut kosmos

Oleh RAMLI ABDUL SAMAD (Utusan Malaysia, 10 April 2004)

ALAM sejagat kita terdiri daripada berbilion galaksi. Galaksi adalah gugusan bintang yang wujud bertebaran di alam semesta.

Matahari kita adalah contoh sebuah bintang. Galaksi kita yang digelar Bima Sakti mempunyai tidak kurang daripada 200 bilion bintang. 

Bayangkan pula jumlah bintang di alam semesta. Bintang mempunyai tempoh hayatnya, yakni akan mengakhiri proses peledakan nuklearnya pada terasnya, tetapi akan mati dalam tempoh waktu yang lama.

Misalnya matahari kita, menurut teori sains merupakan sebuah bintang sederhana yang dijangka akan mati dalam tempoh 4.5 bilion tahun lagi.

Bagi bintang yang berskala sepuluh hingga seratus kali ganda, malahan berjuta-juta kali ganda dari matahari digolongkan sebagai bintang besar. 

Bintang besar ini akan mati dalam satu proses yang dipanggil supernova dengan semua jirim yang membentuknya akan rebah di bawah tarikan gravitinya yang menjadi lohong hitam.

Dua abad yang lalu seorang pakar geologi Britain, John Michell percaya bahawa dari segi teori, graviti itu mungkin berdaya amat besar sehinggakan tiada satu benda termasuk cahaya yang kelajuannya 300,000 km sesaat dapat terlepas daripada tarikannya.

Sudah tentu, kewujudan daya sebesar itu memerlukan pula sebuah objek yang bukan sahaja besar tetapi amat padat.

Pada tahun 1916, idea mirip teori lohong hitam diperbaharui oleh pakar astrofizik Jerman, Karl Schwarzschild. 

Bagaimanapun istilah lohong hitam atau black hole merupakan sebuah istilah yang menarik dan telah dinamakan oleh pakar fizik John Wheeler pada tahun 60-an. 

Sejak itu, lohong hitam telah menarik imaginasi di kalangan saintis dalam bidang fizik mahupun astronomi.

Lohong hitam tidak pula bermakna lohong itu berwarna hitam. Sebab utama kenapa dipanggil sebagai lohong hitam adalah tiada cahaya dapat keluar semula apabila disedut olehnya. 

Cahaya itu hilang terus daripada alam jagad tampak (visible universe), lantas dianggap sebagai terus hitam.

Ini bermakna, lohong hitam telah lama diramalkan wujud secara teori tetapi baru-baru kini dibuktikan. 

Kewujudan lohong hitam tidak dapat dilihat walaupun melalui teropong yang tercanggih yang terdapat di muka bumi masa kini.

Ia dikaji melalui fenomena jejak cahaya yang tersedut ke dalamnya. Lohong hitam mempunyai kuasa tarikan yang amat kuat dan boleh saja menyedut apa-apa benda berhampirannya dengannya termasuk gas atau awan kosmik, malahan sebuah bintang. 

Jika cahaya tersedut, cahaya itu tidak mungkin dapat keluar semula. Semua yang ditelan oleh lohong hitam akan terus tertelan tanpa satu yang mungkin dikeluarkan semula.

Ini menunjukkan betapa hebatnya kuasa graviti pada lohong hitam. Dari satu segi, fenomena tarikan lohong hitam sama seperti fenomena tarikan bulan kepada bumi atau sebaliknya yang mana kesannya kita boleh lihat pada lautan, adanya gelombang ombak. 

Fenomena tarikan lohong hitam pada sebuah objek seperti bintang adalah lebih bergolak, lebih hebat. 

Fenomena lohong hitam bagaikan pertarungan antara gergasi dan Awang Kenit. Awang kenit itu ialah bintang dan benda-benda lain dalam alam semesta. 

Lohong hitam cuma memakan satu peratus sahaja jumlah bintang, yang lainnya ditempiaskan ke angkasa raya dalam bentuk radiasi. 

Di galaksi Bima Sakti di mana sistem suria kita berada terdapat sebuah lohong hitam berskala antara 3.2 juta hingga 4 juta kali massa matahari.

Bagaimanapun sistem suria kita berada 25,000 tahun cahaya dari pusat galaksi Bima Sakti.

Maka walaupun ia mempunyai kuasa menyedut yang amat kuat, ia terlalu jauh untuk merisaukan kita sebagai para penghuni planet Bumi. Lohong hitam di Bima Sakti berstatus tenang, tidak berapa aktif. Tetapi lohong hitam di galaksi lain seperti yang didapati adalah lebih aktif. Terdapat berbilion lohong hitam di alam jagat. 

Fenomena lohong hitam menelan objek besar seperti bintang dianggarkan terjadi sekali bagi setiap 10,000 tahun dalam sebuah galaksi yang mempunyai lohong hitam.

Fenomena lohong hitam menarik dan menyedut bintang yang meronda sesat di sekitarnya di sebuah galaksi telah dikaji oleh sebuah kumpulan pakar astronomi. 

Galaksi itu bernama RX J1242-11 dengan lokasi 700 juta tahun cahaya dari Bumi. Lohong hitam itu berada pada pusat galaksi RX J1242-11. Lohong hitam menginap di pusat sesebuah galaksi. Bintang yang menjadi mangsa itu dikatakan meronda di kawasan jiran yang tersilap. Bintang itu mati sebelum ajalnya kerana tidak melalui proses seperti supernova.

Dua cerapan angkasa telah memberi bukti bahawa sebuah lohong hitam besar telah melahap sebuah bintang sebesar matahari kita. Teropong yang diguna ialah teropong Chandra X-Ray milik NASA dan XMM-Newton milik Agensi Angkasa Eropah.

Sebelum itu, pengkaji astronomi tersebut telah meninjau semula foto-foto awal yang diambil oleh satelit Roentgen Jerman pada tahun 1990 dan 1992. 

Ketika itu sudah kelihatan pancaran sinar-X saat bintang berkenaan mulai ditarik. Lohong hitam itu mempunyai massa 100 juta kali ganda massa matahari kita. Sebelum disedut terus bintang itu menghasilkan suhu berjuta-juta darjah dan memancarkan radiasi pelbagai gelombang, daripada gelombang radio hingga ke gelombang cahaya tampak dan sinar-X.

Pengamatan yang dirakam oleh tiga teropong angkasa sinar-X selama lebih dari satu dekad menunjukkan yang sebuah bintang telah ditelan oleh lohong hitam. Dalam proses bintang itu ditelan satu tenaga bersamaan dengan tenaga yang dihasilkan oleh sebuah ledakan supernova. Lohong hitam bertindak seperti pemangsa. Ia menarik dan telan bintang kerana kuasa tarikannya yang amat kuat. 

Pancaran sinar-X berukuran sama seperti sinar-X 50,000 kali lebih terang berbanding dengan semua sumber sinar-X di sebuah galaksi. 

Kajian ini dibuat oleh pakar astronomi Stefanie Komossa dan Gunter Hasinger dari Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Jerman. Kajian mereka akan dimuatkan dalam jurnal Astrophysical Journal akan datang.

Kenapa lohong hitam menjadi kajian penting bagi saintis astronomi? 

Keinginan tahu manusia yang kuat merupakan salah satu daya pendorong untuk memahami lagi misteri lohong hitam. Lohong hitam merupakan salah satu objek yang paling menggerunkan pernah wujud di alam sejagat. 

Mengikut Teori Kerelativiti Einstein, dan model-model teori semasa yang berusaha untuk meleraikan kelahiran dunia kosmos dan evolusinya, kewujudan lohong hitam itu membawa makna yang besar.

Lohong hitam akan memberi banyak maklumat dan kefahaman mengenai graviti, salah sebuah daya asas di dalam kosmos. Kepastian bahawa lohong hitam wujud akan memperkasakan lagi keyakinan manusia akan teori-teori semasa mengenai evolusi kosmos, fenomena Ledakan Besar (Big Bang) dan banyak lagi fenomena yang berkaitan dengan alam semesta.

Sememangnya teori Einstein agak rumit, susah untuk digarap oleh orang biasa. Mengikut teorinya, jisim ditransformasikan menjadi tenaga pada teras bintang dan ini yang menyebabkan bintang bernyala. 

Sementara itu, jirim akan melengkokkan ruang dan masa berjalan, sama ada lebih cepat dan lambat bergantung pada gerakan relatif atau graviti. 

Teori Einstein telah bertahan selama ini dan manifestasinya jelas dibaca pada alam semesta yang dikaji dan diperhatikan. Malahan sebahagian besar teori asal usul alam semesta bersumber dari teori Einstein.

Dulunya lohong hitam merupakan satu bahan dalam rumusan matematik yang mengusik ingin tahu manusia, tetapi kini telah dikaji dan dibuktikan kehadirannya.

RAMLI ABDUL SAMAD ialah Pustakawan di Universiti Sains Malaysia.