Ketika Ruang-Waktu Membeku Menjadi Kristal dan Melahirkan Lubang Hitam Mikro

Ilustrasi ini menunjukkan struktur ruang-waktu nan "mengkristal" untuk melahirkan lubang hitam kolaps kritis.(TU Wien/Robert Lea)

SELAMA ini, kita mengenal lubang hitam (black hole) sebagai objek raksasa kosmik nan lahir dari peristiwa katastrofik, seperti runtuhnya inti bintang besar alias tabrakan antargalaksi. Namun, penelitian terbaru dari Goethe University Frankfurt dan Vienna University of Technology (TU Wien) mengungkapkan skenario lain nan tidak kalah mencengangkan, lubang hitam juga bisa lahir dalam ukuran mikroskopis dari struktur asing nan disebut "kristal ruang-waktu".

Dalam teori relativitas Einstein, ruang dan waktu menyatu menjadi entitas empat dimensi berjulukan jalinan ruang-waktu. Melalui simulasi komputer dan kalkulasi matematika terbaru, para fisikawan menemukan bahwa dalam kondisi ekstrem tertentu, nan dikenal sebagai kolaps kritis (critical collapse), jalinan ruang-waktu ini dapat mengorganisasi dirinya sendiri menjadi pola berulang nan teratur, mirip seperti struktur kristal.

Kondisi kristal ruang-waktu ini berada dalam titik keseimbangan nan sangat rentan dan tidak stabil. Fisikawan terkemuka, Daniel Grumiller, menjelaskan karakter unik dari kejadian ini.

"Kristal ruang-waktu ini adalah objek nan sangat asing dan mempesona. Ini adalah semacam keadaan transisi, sebuah titik tidak stabil nan dapat berkembang ke dua arah berbeda," ujar Grumiller.

Ia menambahkan waktu bakal menentukan ke mana arah ketidakstabilan tersebut membawa jalinan ruang-waktu ini. "Setelah beberapa waktu, ketidakstabilan bakal muncul dan kristal ruang-waktu tersebut bakal menyebar menjadi radiasi alias kolaps menjadi lubang hitam kecil."

Untuk menggambarkan kerapuhan ini, para peneliti menganalogikannya seperti air superdingin (undercooled water) nan dijaga suhunya tetap berada tepat di titik beku. Air tersebut berada di periode pemisah antara cair dan padat. Sedikit guncangan alias suntikan daya sekecil apa pun bakal langsung mengubah seluruh air tersebut membeku menjadi es secara instan.

Hal nan sama terjadi pada kristal ruang-waktu. Jika dibiarkan tanpa gangguan, struktur ini bakal terurai kembali menjadi ruang-waktu biasa nan dipenuhi partikel bebas. Namun, jika ada sedikit saja injeksi daya luar, polanya bakal langsung runtuh dan menciptakan sebuah lubang hitam mikroskopis.

Meskipun lubang hitam mikro ini mempunyai sifat bentuk nan mirip dengan jenis raksasanya, mereka diprediksi tidak bakal memperkuat lama di alam semesta. Karena ukurannya nan sangat kecil, lubang hitam ini mempunyai suhu nan sangat panas dan bakal melepaskan radiasi termal nan disebut "Radiasi Hawking" secara sigap ke ruang angkasa nan dingin. Akibatnya, lubang hitam hasil pembekuan ruang-waktu ini bakal menguap dalam sekejap mata.

Penemuan formula matematika nan tepat ini sukses membuktikan asumsi lama nan sempat muncul dalam simulasi komputer tahun 1993, sekaligus membuka wawasan baru mengenai gimana objek-objek primordial mungkin telah terbentuk sesaat setelah ledakan besar Big Bang terjadi.

Untuk memahami lebih lanjut tentang kejadian fisika ekstrem dan visualisasi dari konsep-konsep teoritis di sekitar objek kosmik ini, Anda dapat menonton video The Weird Physics Surrounding Black Holes. Video ini membahas norma fisika tidak biasa di sekitar lubang hitam nan relevan dengan pemahaman struktur ruang-waktu. (Earth/Z-2)