Seorang ahli astrofisika NASA telah mengembangkan visualisasi lubang hitam yang mendalam menggunakan superkomputer. Visualisasi ini menggambarkan dua skenario: lolos atau melintasi cakrawala peristiwa. Proyek ini menunjukkan distorsi fisik dan visual intens yang terjadi di dekat lubang hitam, termasuk amplifikasi cahaya dan efek pelebaran waktu, memberikan gambaran yang jelas tentang fenomena kosmik ini. Kredit: SciTechDaily.com
NASAbaru lubang hitam visualisasi mensimulasikan efek dramatis melintasi cakrawala peristiwa, menyoroti distorsi parah dalam ruang-waktu dan akhirnya spagetifikasi di dekat singularitas.
Pernah bertanya-tanya apa yang terjadi jika Anda jatuh ke dalam lubang hitam? Kini, berkat visualisasi baru dan imersif yang dihasilkan superkomputer NASA, pemirsa dapat terjun ke cakrawala peristiwa, sebuah lubang hitam yang tidak bisa kembali lagi.
Ilmu di Balik Visualisasi
“Orang sering bertanya tentang hal ini, dan simulasi proses yang sulit dibayangkan ini membantu saya menghubungkan matematika relativitas dengan konsekuensi nyata di alam semesta nyata,” kata Jeremy Schnittman, ahli astrofisika di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, yang menciptakan visualisasinya. “Jadi saya menyimulasikan dua skenario yang berbeda, satu di mana kamera – pengganti astronot yang berani – meleset dari cakrawala peristiwa dan melontarkannya kembali, dan satu lagi ketika ia melintasi batas dan menentukan nasibnya.”
Visualisasi tersedia dalam berbagai bentuk. Video penjelasan berfungsi sebagai panduan wisata, menjelaskan efek aneh teori relativitas umum Einstein. Versi yang dirender sebagai video 360 derajat memungkinkan pemirsa melihat sekeliling selama perjalanan, sementara versi lain memutar sebagai peta datar seluruh langit.
Dalam visualisasi penerbangan menuju lubang hitam supermasif, label menyoroti banyak fitur menarik yang dihasilkan oleh efek relativitas umum di sepanjang perjalanan. Diproduksi pada superkomputer NASA, simulasi ini melacak kamera saat ia mendekat, mengorbit sebentar, dan kemudian melintasi cakrawala peristiwa – point of no return – lubang hitam monster yang mirip dengan yang ada di pusat galaksi kita. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA/J. Schnittman dan B. Powell
Lihat video penurunan 360 di YouTube
Detail Teknis Proyek
Untuk membuat visualisasi, Schnittman bekerja sama dengan sesama ilmuwan Goddard Brian Powell dan menggunakan superkomputer Discover di Pusat Simulasi Iklim NASA. Proyek ini menghasilkan sekitar 10 terabyte data — setara dengan sekitar setengah dari perkiraan konten teks di Perpustakaan Kongres — dan memerlukan waktu sekitar 5 hari untuk dijalankan hanya dengan 0,3% dari 129.000 prosesor Discover. Prestasi yang sama akan memakan waktu lebih dari satu dekade pada laptop biasa.
Karakteristik Simulasi Lubang Hitam
Tujuannya adalah lubang hitam supermasif dengan massa 4,3 juta kali massa Matahari kita, setara dengan monster yang terletak di pusat galaksi kita. Bima Sakti galaksi.
“Jika Anda punya pilihan, Anda ingin jatuh ke dalam lubang hitam supermasif,” jelas Schnittman. “Lubang hitam bermassa bintang, yang memiliki massa hingga sekitar 30 massa Matahari, memiliki cakrawala peristiwa yang jauh lebih kecil dan gaya pasang surut yang lebih kuat, yang dapat menghancurkan objek yang mendekat sebelum mencapai cakrawala.”
Hal ini terjadi karena tarikan gravitasi pada ujung benda yang dekat dengan lubang hitam jauh lebih kuat dibandingkan dengan ujung yang lain. Benda-benda yang jatuh akan meregang seperti mie, sebuah proses yang oleh para ahli astrofisika disebut spagetifikasi.
Efek Visual dan Fisik Dekat Lubang Hitam
Cakrawala peristiwa lubang hitam yang disimulasikan terbentang sekitar 16 juta mil (25 juta kilometer), atau sekitar 17% jarak Bumi ke Matahari. Awan gas panas dan bercahaya yang datar dan berputar-putar yang disebut piringan akresi mengelilinginya dan berfungsi sebagai referensi visual selama musim gugur. Begitu juga dengan struktur bercahaya yang disebut foto cincin, yang terbentuk lebih dekat ke lubang hitam dari cahaya yang mengorbitnya satu kali atau lebih. Latar belakang langit berbintang yang terlihat dari Bumi melengkapi pemandangan tersebut.
Jelajahi visualisasi alternatif yang melacak kamera saat mendekat, jatuh ke arah, mengorbit sebentar, dan lolos dari lubang hitam supermasif. Versi 360 derajat yang imersif ini memungkinkan pemirsa melihat sekeliling selama penerbangan. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA/J. Schnittman dan B. Powell
Lihat penjelasan flyby di YouTube
Saat kamera mendekati lubang hitam, mencapai kecepatan yang semakin mendekati kecepatan cahaya itu sendiri, cahaya dari piringan akresi dan bintang-bintang di latar belakang menjadi diperkuat dengan cara yang sama seperti suara mobil balap yang melaju meningkat nadanya. Cahayanya tampak lebih terang dan putih saat melihat ke arah perjalanan.
Perjalanan Menuju Cakrawala Peristiwa
Film dimulai dengan kamera yang terletak hampir 400 juta mil (640 juta kilometer) jauhnya, dan lubang hitam dengan cepat memenuhi pandangan. Dalam perjalanannya, piringan lubang hitam, cincin foton, dan langit malam menjadi semakin terdistorsi – dan bahkan membentuk banyak gambar saat cahayanya melintasi ruang-waktu yang semakin melengkung.
Dalam waktu nyata, kamera membutuhkan waktu sekitar 3 jam untuk mencapai cakrawala peristiwa, melakukan hampir dua orbit penuh berdurasi 30 menit di sepanjang perjalanan. Namun bagi siapa pun yang mengamati dari jauh, hal itu tidak akan pernah sampai ke sana. Ketika ruang-waktu semakin terdistorsi saat mendekati cakrawala, gambar kamera akan melambat dan kemudian tampak membeku. Inilah sebabnya para astronom awalnya menyebut lubang hitam sebagai “bintang beku”.
Nasib Di Dalam Cakrawala Peristiwa
Di cakrawala peristiwa, bahkan ruang-waktu itu sendiri mengalir ke dalam dengan kecepatan cahaya, yang merupakan batas kecepatan kosmik. Begitu berada di dalamnya, kamera dan ruang-waktu di mana ia bergerak bergegas menuju pusat lubang hitam – sebuah titik satu dimensi yang disebut singularitas, tempat hukum fisika yang kita kenal berhenti berlaku.
“Setelah kamera melintasi cakrawala, penghancurannya melalui spagetifikasi hanya berjarak 12,8 detik,” kata Schnittman. Dari sana, jaraknya hanya 79.500 mil (128.000 kilometer) menuju singularitas. Perjalanan terakhir ini akan berakhir dalam sekejap mata.
Implikasi Teoritis Pelebaran Waktu
Dalam skenario alternatif, kamera mengorbit dekat dengan cakrawala peristiwa tetapi tidak pernah melintasinya dan lolos ke tempat yang aman. Jika seorang astronot menerbangkan pesawat ruang angkasa dalam perjalanan pulang pergi selama 6 jam sementara rekan-rekannya di kapal induk tetap jauh dari lubang hitam, dia akan kembali 36 menit lebih muda dari rekan-rekannya. Itu karena waktu berlalu lebih lambat di dekat sumber gravitasi yang kuat dan ketika bergerak mendekati kecepatan cahaya.
“Situasi ini bisa menjadi lebih ekstrem lagi,” kata Schnittman. “Jika lubang hitam berputar dengan cepat, seperti yang ditampilkan dalam film ‘Interstellar’ tahun 2014, dia akan kembali beberapa tahun lebih muda dari rekan-rekan sekapalnya.”