Visualisasi Lubang Hitam Baru NASA Menjerumuskan Pemirsa ke dalam Event Horizon

NASAbaru lubang hitam visualisasinya mensimulasikan efek dramatis melintasi cakrawala peristiwa, menyoroti distorsi parah dalam ruang-waktu dan akhirnya spagetifikasi di dekat singularitas.

Pernah bertanya-tanya apa yang akan terjadi jika Anda jatuh ke dalam lubang hitam? Kini, berkat visualisasi baru dan mendalam yang dihasilkan oleh 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 visualisasi. “Jadi saya menyimulasikan dua skenario yang berbeda, satu di mana kamera – seorang pengganti astronot yang pemberani – gagal melihat cakrawala peristiwa dan melemparkannya kembali, dan satu lagi di mana ia melintasi batas dan memutuskan nasibnya.”

Visualisasi hadir dalam berbagai bentuk. Video penjelasan berfungsi sebagai pemandu wisata, menjelaskan efek aneh teori relativitas umum Einstein. Versi yang ditampilkan sebagai video 360 derajat memungkinkan pemirsa melihat sekeliling selama perjalanan, sementara versi lainnya diputar sebagai peta datar seluruh langit.

Dalam visualisasi penerbangan menuju lubang hitam supermasif, label tersebut menyoroti banyak fitur menarik yang dihasilkan oleh efek relativitas umum di sepanjang perjalanan. Diproduksi di superkomputer NASA, simulasi tersebut melacak kamera saat kamera 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 360 drop di YouTube

Detail Teknis Proyek

Untuk membuat visualisasi, Schnittman berkolaborasi 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 Perpustakaan Kongres — dan memerlukan waktu sekitar 5 hari untuk dijalankan hanya pada 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 pasti 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 ujung lainnya. Benda yang jatuh meregang seperti mie, sebuah proses yang oleh 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 pula dengan apa yang disebut struktur bercahaya foton 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 sekelilingnya 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 diperkuat dengan cara yang sama seperti suara mobil balap yang melaju kencang meningkat nadanya. Cahaya tampak lebih terang dan putih saat melihat ke arah perjalanan.

Perjalanan ke Cakrawala Peristiwa

Film ini dimulai dengan kamera yang terletak hampir 400 juta mil (640 juta kilometer) jauhnya, dan sebuah 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 bergerak melalui ruang-waktu yang semakin melengkung.

Secara real-time, kamera memerlukan waktu sekitar 3 jam untuk mencapai cakrawala peristiwa, dan menempuh hampir dua orbit penuh yang masing-masing berdurasi 30 menit. Namun bagi siapa pun yang mengamati dari jauh, hal itu tidak akan pernah sampai di sana. Saat 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 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 dalam, kamera dan ruang-waktu di mana ia bergerak bergegas menuju pusat lubang hitam – sebuah titik satu dimensi yang disebut singularitas, di mana hukum fisika yang kita kenal tidak lagi berlaku.

“Setelah kamera melintasi cakrawala, kehancurannya melalui spageti 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, ia akan kembali 36 menit lebih muda dari rekan-rekannya. Hal ini terjadi karena waktu berjalan lebih lambat di dekat sumber gravitasi kuat dan ketika bergerak mendekati kecepatan cahaya.

“Situasi ini bisa menjadi lebih ekstrem lagi,” kata Schnittman. “Jika lubang hitam berputar dengan cepat, seperti yang ditunjukkan dalam film 'Interstellar' tahun 2014, ia akan kembali beberapa tahun lebih muda dari rekan-rekan sekapalnya.”