Fisikawan UMass Amherst percaya ledakan seperti itu dapat terjadi dalam dekade berikutnya, berpotensi “merevolusi fisika dan menulis ulang sejarah alam semesta.”
Fisikawan telah lama berpikir bahwa lubang hitam mengakhiri hidup mereka dalam ledakan langka yang terjadi, paling banyak, sekali setiap 100.000 tahun. Penelitian baru di Surat Ulasan Fisik Dari University of Massachusetts Amherst Physicists menunjuk ke pandangan yang berbeda. Tim memperkirakan probabilitas lebih dari 90% bahwa satu ledakan tersebut dapat diamati dalam dekade berikutnya. Jika pengamat bersiap terlebih dahulu, ruang dan observatorium darat saat ini harus dapat menangkap acara tersebut.
Ledakan seperti itu akan sangat mendukung keberadaan yang berteori tetapi tidak pernah secara langsung diamati lubang hitam disebut “lubang hitam primordial,” yang mungkin telah terbentuk kurang dari satu detik setelah Big Bang 13,8 miliar tahun yang lalu.
Ledakan ini juga dapat memberikan inventaris definitif dari semua partikel subatomik. Daftar itu akan mencakup partikel -partikel yang dikenal seperti elektron, quark, dan boson Higgs, partikel yang diusulkan seperti kandidat materi gelap, dan hal lain yang saat ini tidak diketahui sains. Dengan katalog seperti itu, para peneliti akhirnya bisa menangani salah satu pertanyaan tertua umat manusia: darimana semuanya berasal?
Memahami lubang hitam
Kita tahu bahwa lubang hitam ada, dan kita memiliki pemahaman yang baik tentang siklus hidup mereka: bintang tua, besar kehabisan bahan bakar, meledak dalam supernova yang sangat kuat, dan meninggalkan area ruangwaktu dengan gravitasi yang begitu intens sehingga tidak ada, bahkan tidak, tidak dapat melarikan diri. Lubang hitam ini sangat berat dan pada dasarnya stabil.
Tapi, seperti yang ditunjukkan oleh fisikawan Stephen Hawking pada tahun 1970, jenis lubang hitam lain – lubang hitam primordial (PBH), dapat diciptakan bukan oleh runtuhnya bintang tetapi dari kondisi purba alam semesta tak lama setelah Big Bang. PBH, seperti lubang hitam standar, sangat padat sehingga hampir tidak ada yang bisa luput dari mereka – yang membuat mereka “hitam.” Namun, terlepas dari kepadatan mereka, PBHS bisa jauh lebih ringan daripada lubang hitam yang telah kita amati sejauh ini. Selain itu, Hawking juga menunjukkan bahwa lubang hitam memiliki suhu dan, secara teori, dapat secara perlahan memancarkan partikel melalui apa yang sekarang dikenal sebagai “radiasi menjajakan” jika mereka menjadi cukup panas.
https://www.youtube.com/watch?v=0dabps-fmd0
Konsep seniman ini mengambil pendekatan fantastis untuk membayangkan lubang hitam primordial kecil. Pada kenyataannya, lubang hitam kecil seperti itu akan mengalami kesulitan membentuk disk akresi yang membuatnya terlihat di sini. Kredit: NASAPusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard
“Semakin ringan lubang hitam, semakin panas yang seharusnya dan semakin banyak partikel yang akan dipancarkan. Ketika PBH menguap, mereka menjadi lebih ringan, dan sangat panas, memancarkan lebih banyak radiasi dalam proses pelarian sampai ledakan. Radiasi yang menjajakan oleh para asisten kami.
Namun, sementara kita harus bisa, tidak ada yang pernah secara langsung mengamati PBH.
“Kami tahu cara mengamati radiasi menjajakan ini,” kata Joaquim Iguaz Juan, seorang peneliti postdoctoral dalam fisika di UMass Amherst. “Kita bisa melihatnya dengan tanaman teleskop kita saat ini, dan karena satu -satunya lubang hitam yang dapat meledak hari ini atau dalam waktu dekat adalah PBH ini, kita tahu bahwa jika kita melihat radiasi menjajakan, kita melihat PBH yang meledak.”
Pergeseran paradigma dalam harapan
Meskipun fisikawan sejak waktu Hawking berpikir bahwa peluang melihat PBH yang meledak sedikit sangat sedikit, Iguaz Juan mencatat bahwa “pekerjaan kita sebagai fisikawan adalah mempertanyakan asumsi yang diterima, untuk mengajukan pertanyaan yang lebih baik dan menghasilkan hipotesis yang lebih tepat.”
Hipotesis baru tim? Bersiaplah sekarang untuk melihat ledakannya. “Kami percaya bahwa ada 90% peluang untuk menyaksikan PBH yang meledak dalam 10 tahun ke depan,” kata Aidan Symons, salah satu rekan penulis surat kabar dan seorang mahasiswa pascasarjana di Fisika di UMass Amherst.
Dalam pekerjaannya, tim mengeksplorasi “model mainan gelap.” Ini pada dasarnya adalah salinan gaya listrik yang biasa seperti yang kita ketahui, tetapi yang mencakup versi elektron yang sangat berat dan dihipotesiskan, yang oleh tim disebut sebagai “elektron gelap.”
Tim kemudian mempertimbangkan kembali asumsi lama tentang muatan listrik lubang hitam. Lubang hitam standar tidak memiliki muatan, dan diasumsikan bahwa PBH juga netral secara elektrik.
“Kami membuat asumsi yang berbeda,” kata Michael Baker, rekan penulis dan asisten profesor fisika di UMass Amherst. “Kami menunjukkan bahwa jika lubang hitam primordial dibentuk dengan muatan listrik gelap kecil, maka model mainan memperkirakan bahwa itu harus distabilkan sementara sebelum akhirnya meledak.” Dengan mempertimbangkan semua data eksperimental yang diketahui, mereka menemukan bahwa kita kemudian berpotensi mengamati ledakan PBH tidak setiap 100.000 tahun seperti yang diperkirakan sebelumnya, tetapi sekali setiap 10 tahun.
“Kami tidak mengklaim bahwa itu benar -benar akan terjadi dekade ini,” kata Baker, “tetapi mungkin ada 90% peluang yang terjadi. Karena kami sudah memiliki teknologi untuk mengamati ledakan ini, kami harus siap.”
Iguaz Juan menambahkan, “Ini akan menjadi pengamatan langsung pertama dari radiasi menjajakan dan PBH. Kami juga akan mendapatkan catatan pasti dari setiap partikel yang membentuk segala sesuatu di alam semesta. Ini akan sepenuhnya merevolusi fisika dan membantu kami menulis ulang sejarah alam semesta.”
Referensi: “Bisakah kita mengamati lubang hitam yang meledak dalam waktu dekat?” Oleh Michael J. Baker, Joaquim Iguaz Juan, Aidan Symons dan Andrea Thamm, 10 September 2025, Surat Ulasan Fisik.
Doi: 10.1103/nwgd-g3zl
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
BN Babel
