Gravitasi
adalah salah satu dari empat kelas interaksi yang terjadi di alam, dan
gravitasi adalah yang paling dahulu dipelajari secara intensif dari keempat
kelas yang ada. Newton menemukan pada
abad ke-17 bahwa ada interaksi yang sama yang menyebabkan apel jatuh dari
pohon dan menahan planet pada orbitnya mengelilingi Matahari. Ini adalah awal
dari mekanika benda langit. Kini pengetahuan kita tentang mekanika benda langit
memungkinkan kita untuk menentukan bagaimana meletakkan sebuah satelit pada
suatu orbit yang diinginkan tempatnya mengelilingi bumi atau untuk memilih
trayektori yang tepat untuk mengirimkan pesawat ruang angkasa ke planet lain.
Hukum universal gravitasi bekerja secara mendasar antara bumi dan badan kita,
antara matahari dan sebuah planet, dan antara planet dengan satelitnya.
Gravitasi adalah fenomena yang dekat sekali dengan kehidupan kita. Setiap orang bisa merasakannya. Gaya ini bisa dirasakan dan dilihat dalam berbagai bentuk yang berbeda. Ketika kita melenggang pada jalan menurun, tarikan gravitasi akan mempercepat langkah kita. Hal lain yang sangat jelas bagi kita adalah setiap benda yang dilemparkan pasti akan jatuh ke tanah. Namun demikian baru ditahun 1687 gravitasi ini bisa dijelaskan dan dirumuskan ke dalam persamaan matematika sederhana. Orang pertama yang sanggup menjelaskannya adalah Sir Issac Newton.
Gravitasi adalah fenomena yang dekat sekali dengan kehidupan kita. Setiap orang bisa merasakannya. Gaya ini bisa dirasakan dan dilihat dalam berbagai bentuk yang berbeda. Ketika kita melenggang pada jalan menurun, tarikan gravitasi akan mempercepat langkah kita. Hal lain yang sangat jelas bagi kita adalah setiap benda yang dilemparkan pasti akan jatuh ke tanah. Namun demikian baru ditahun 1687 gravitasi ini bisa dijelaskan dan dirumuskan ke dalam persamaan matematika sederhana. Orang pertama yang sanggup menjelaskannya adalah Sir Issac Newton.
Fisikawan berkebangsaan Inggris
ini, berhasil mengungkapkan mekanisme bagaimana dua object bermassa yang
berinteraksi dalam gaya tarik-menarik gravitasi. Matahari di dalam solar sistem
kita, menurut teori ini, memiliki gaya tarik yang sangat besar jangkauannya
sehingga bisa menarik benda-benda angkasa yang bermassa relatif lebih kecil
seperti planet, komet, dan asteroid dan melayang pada orbitnya.
Baru kemudian di awal abad 20
Einstein menemukan kejanggalan dalam teori gravitasi Newton. Kejanggalannya
terletak pada ketidakcocokan teori gravitasi Newton dengan teori relativitas
khusus yang diajukan Einstein pada tahun 1905.
Sir Isaac Newton adalah ahli fisika,
matematika, astronomi, kimia dan ahli filsafat yang lahir di Inggris. Buku yang
ditulis dan dipublikasikan pada tahun 1687, Philosophiæ Naturalis Principia
Mathematica, dikatakan sebagai buku yang paling berpengaruh dalam sejarah perkembangan
ilmu pengetahuan. Karyanya ini menjelaskan tentang hukum gravitasi dan tiga
asas (hukum) pergerakan, yang mengubah pandangan orang terhadap hukum fisika
alam selama tiga abad kedepan dan menjadi dasar dari ilmu pengetahuan modern.
“Setiap
partikel dari bahan di alam semesta menarik setiap partikel lain dengan gaya
yang berbanding lurus dengan hasil kali massa-massa partikel dan berbanding
terbalik dengan kuadrat jarak diantara partikel-partikel tersebut.”
Jadi
persamaan yang kita dapatkan dari rumusan diatas adalah
Dimana
F12 adalah besar gaya gravitasi pada sebuah partikel, m1 dan m2 adalah massanya,
da r adalah jarak antar keduanya.
Karena simbol g dan G hampir sama
sering kali arti kedua besaran gravitasi yang menggunakan kedua simbol tersebut
membuat kita kebingungan. Adapun g adalah percepatan gravitasi yang berhubugan
dengan berat w dari sebuah benda dengan massanya w;w=mg. Nilai g berbeda untuk
tempat yang berbeda di permukaan bumi dan pada permukaan planet yang berbeda.
Sebaliknya G berhubungan dengan gaya gravitasi antara dua benda akibat maasa
dan diantara keduanya. Kita sebut G
konstanta universal sebab mempunyai nilai yang sama untuk setiap dua benda,
tidak peduli dimanapun letaknya dalam ruang angkasa.
Gaya gravitasi selalu berkerja
sepanjang garis yang menghubungkan dua buah partikel dan membentuk pasangan
aksi-reaksi. Walaupun kedua massa
partikel berbeda, kedua gaya interaksinya mempunyai besar yang sama.
Kita
telah menyatakan bahwa hukum gravitasi
dalam bentuk interaksi antar dua partikel. Hal ini menjadikan interaksi
gravitasi dari setiap dua benda yang mempunyai distribusi massa bola simetris
adalah sama seperti jika kita kumpulkan semua massa pada pusatnya. Jadi kita
menganggap bumi sebagai bola simetris dengan massa mB , gaya yang
dikeluarkannya pada sebuah partikel atau benda bola simetris dengan massa m,
dengan jarak r diantara kedua pusatnya adalah :
Yang memberikan informasi
bahwa benda terletak diluar bumi. Sebuah gaya dengan besar yang sama bekerja
pada bumi oleh benda.
Pada titik di dalam bumi
keadaannya berbeda. Jika kita dapat mengebor sebuah lobang sampai ke pusat
bumi dan mengukur gaya gravitasi pada
benda dengan kedalaman berbeda-beda, kita akan mendapatkan bahwa semakin
mendekati pusat bumi gaya makin berkurang, dan bukan bertambah dengan faktor
sebesar 1/r2. Ketika benda memasuki benda bagian dalam bumi (atau
benda bola lainnya), sebagian dari massa bumi berada disisi benda yang
berlawanan dari pusat dan memberikan tarikan pada arah yang berlawanan. Tepat
dipusat bumi, gaya gravitasi bumi pada benda adalah 0.
Benda simetris berbentuk
bola adalah kasus yang penting karena bulan, planet-planet, dan bintang
cenderung untuk berbentuk bola. Karena semua partikel dalam benda secara
gravitasi saling tarik menarik satu sama lain, partikel cenderung bergerak
untuk meminimumkan jarak antarpartikel. Sebagai hasilnya benda secara alamiah
cenderung diasumsikan berbentuk bola, seperti tanah liat yang dibentuk menjadi
sebuah bola jika anda menekannya dengan gaya yang sama pada semua sisinya. Efek
ini sangat berkurang pada benda-benda angkasa yang bermassa kecil karena gaya
tarik gravitasinya kecil, dan benda-benda tersebut cenderung tidak berbentuk
bola.
Medan Gravitasi
Gravitation Of Isaac Newton
Medan Gravitasi
Benda akan tertarik oleh gaya gravitasi benda lain atau
planet jika benda tersebut berada dalam pengaruh medan gravitasi. Medan
gravitasi ini akan menunjukkan besarnya percepatan gravitasi dari suatu benda
di sekitar benda lain atau planet. Besar medan gravitasi atau percepatan
gravitasi dapat dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Fg : medan gravitasi atau percepatan
gravitasi (m/s2)
G : tetapan gravitasi (6,672 ×
10-11 N.m2/kg2)
M : massa dari suatu planet atau
benda (kg)
r : jarak suatu titik ke pusat
planet atau pusat benda (m)
Hal yang perlu diperhatikan dalam
membahas medan gravitasi atau percepatan gravitasi adalah konsep bahwa massa
benda dan berat benda tidaklah sama. Massa benda di mana pun tetap, namun berat
benda di berbagai tempat belum tentu sama atau tetap. Besar percepatan
gravitasi yang dialami semua benda di permukaan planet adalah sama. Jika
selembar kertas jatuh ke tanah lebih lambat dari sebuah kelereng, bukan
disebabkan karena per cepatan gravitasi di tempat tersebut berbeda untuk benda
yang berbeda. Hal ini disebabkan oleh adanya hambatan udara yang menahan laju
kertas tersebut.
Hukum Newton juga menunjukkan
bahwa pada umumnya jika sebuah benda (misalnya planet) bergerak mengelilingi
pusat gaya (misalnya matahari), benda akan ditarik oleh gaya yang berubah sebanding
dengan . Lintasan benda tersebut dapat be rupa elips, parabola, atau
hiperbola.
Hukum gravitasi Newton juga dapat
diterapkan pada gerak benda-benda angkasa. Sebelum masuk ke penerapan tersebut,
kita pelajari terlebih dahulu tentang pergerakan benda-benda angkasa.
Pergerakan benda-benda angkasa telah dipelajari oleh Johanes Kepler dan
dinyatakan dalam hukum-hukum Kepler.
Gravitation Of Isaac Newton
Einstein
dan Gravitasi
Albert
Einstein pernah berkata : “ I was... in
the patent office of Bern when all of a sudden a thought occurred to me: ‘If a
person falls freelu, he will not feel his on weight.’ I was startled. This
simple thought made a deep impression on me. It impelled me toward a theory of
gravitation”.
Begitulah
Einstein menjelaskan pada kita bagaimana dia mulai membentuk teori
relativitasnya. Postulat dasar teori mengenai gravitasi (menggravitasikan objek
ke satu sama lainnya, yang dikenal dengan prinsip kesetaraan yang mengatakan
bahwa gravitasi dan percepatan adalah setara. Jika memperhatikan objek yang
jatuh melewatinya objek akan memiliki percepatan yang sama relatif terhadapnya
dalam kedua situasi.
Relativitas umum adalah sebuah teori geometri mengenai gravitasi yang diperkenalkan oleh Albert Einstein pada 1916. Teori ini merupakan penjelasan gravitasi termutakhir dalam fisika modern. Ia menyatukan teori Einstein sebelumnya, relativitas khusus, dengan hukum Gravitasi Newton.
Sejauh
ini kita menjelaskan bahwa gravitasi akibat gaya antara massa-massa. Einstein
menunjukkan bahwa sebaliknya, gravitasi adalah karena kelengkungan ruang yang
disebabkan oleh massa. Dalam hal ini ruang dan waktu berkaitan, sehingga
kelengkungan yang Einstein bicarakan adalah sebuah kelengkungan ruang-waktu,
empat gabungan dimensi alam semesta kita.
Jauh
dari Bumi (dan massa lainnya), ruang adalah datar dan jalur paralel tetap
paralel. Dekat dengan Bumi jalur paralel mulai memusat karena ruang yang
melengkung oleh massa Bumi.
Ketika
cahaya melewati ruang dekat Bumi, jalan cahaya menikung sedikit karena ada
kelengkungan ruang, sebuah efek yang disebut pelensaan gravitasi. Ketika cahaya
melewati struktur yang lebih besar, seperti galaksi atau lubang hitam yang
mempunyai massa yang besar, jalur dapat lebih melengkung. Jika struktur besar
seperti itu berada diantara kita quasar (sumber cahaya yang sangat terang dan
sangat jauh), cahaya dari quasar dapat melengkung mengelilingi struktur yang
besar dan menuju ke arah kita. Kemudian karena cahaya tampaknya datang ke kita
dari sejumlah arah yang berbeda dari
langit, kita melihat quasar yang sama di semua arah yang berbeda tersebut.
Dalam beberapa situasi, quasar dapat kita lihat berbaur bersama-sama membentuk
sebuah busur raksasa bercahaya, yang dinamakan cincin Einstein.
Cahaya
dari Quasar yang jauh mengikuti jalur melengkung di seputar galaksi atau lubang
hitam besar karena massa galaksi atau lubang hitam telah melengkungkan ruang
disekitarnya. Jika cahaya terdeteksi, cahaya tersebut tampak seperti berasal
dari perpanjangan jalur akhir.
Gravitation Of Einstein
Referensi:
Halliday, David, dkk. 2010. Fisika Dasar Jilid 1 Edisi Ketujuh. Jakarta : Erlangga.
Young, Hugd D. & Roger A. Freedman. 2001. Fisika Universitas 1. Jakarta : Erlangga.
Gravitation Of Einstein
Planet
dan Satelit : Hukum Kepler
Gerakan
planet-planet, karena mereka tampaknya bergerak dengan latar belakang
bintang-bintang, telah menjadi teka-teki sejak awal sejarah. Gerakan “loop the
loop” planet Mars sangat membingungkan. Johannes Keppler (1571-1630), setelah
belajar seumur hidup menemukan hukum-hukum empiris yang mengatur gerakan ini.
Tycho Brahe (1546-1601), astronom besar terakhir yang melakukan pengamatan
tanpa bantuan teleskop, yang mengkompilasi data ekstensif dari hukum Kepler,
mampu menurunkan tiga hukum gerak planet
yang sekarang diberi nama hukum Kepler.
Pada
bagian ini masing-masing dari tiga Hukum Kepler. Walaupun disini kita
menerapkan hukum untuk planet-planet yang mengorbit Matahari. Hukum ini juga
berlaku untuk satelit, baik alami atau buatan yang mengorbit Bumi atau pusat
benda masih lainnya.
Hukum
Kepler I (Hukum Orbit)
“Setiap
planet bergerak dengan lintasan elips, matahari berada di salah satu fokusnya.”
Figure 1:
Hukum Kepler pertama menempatkan Matahari di satu titik fokus edaran elips.
Pada zaman
Kepler, klaim di atas adalah radikal. Kepercayaan yang berlaku (terutama yang
berbasis teori epicycle) adalah bahwa orbit harus didasari lingkaran sempurna.
Meski secara teknis elips yang tidak sama dengan lingkaran, tetapi sebagian
besar planet planet mengikuti orbit yang bereksentrisitas rendah, jadi secara
kasar bisa dibilang mengaproksimasi lingkaran. Jadi, kalau ditilik dari
observasi jalan edaran planet, tidak jelas kalau orbit sebuah planet adalah
elips. Namun, dari bukti perhitungan Kepler, orbit-orbit itu adalah elips, yang
juga memeperbolehkan benda-benda angkasa yang jauh dari matahari untuk memiliki
orbit elips. Benda-benda angkasa ini tentunya sudah banyak dicatat oleh ahli
astronomi, seperti komet dan asteroid. Sebagai contoh, Pluto, yang diobservasi
pada akhir tahun 1930, terutama terlambat diketemukan karena bentuk orbitnya
yang sangat elips dan kecil ukurannya.
Gambar
diatas menunjukkan sebuah planet dengan massa m bergerak dalam sebuah orbit
matahari yang massanya M. Kita berasumsi
bahwa M>>m sehingga pusat matahari dari sistem planet-Matahari adalah
kira-kira dipusat Matahari.
Orbit ini
dijelaskan dalam dengan sumbu semimayor a dan eksentrisitas e, yang kemudian
ditetapkan bahwa ea adalah jarak dari pusat elips ke F atau F’. Sebuah
ekstrentrisitas nol yang sesuai dengan lingkaran, dimana dua fokus bergabung ke
titik pusat tunggal. Eksentrisitas dari orbit planet tidak besar , jadi jika
orbit digambarkan dalam skala, mereka terlihat melingkar.
Secara
kualitatif, hukum kedua ini mengatakan bahwa planet akan bergerak paling lambat
jika saat letaknya jauh dari matahari dan paling cepat saat jaraknya terdekat
dengan Matahari.
Hukum
Kepler II (Hukum Wilayah)
"Sebuah garis yang menghubungkan
planet ke Matahari menyapu daerah yang sama dalam bidang orbit planet dalam
selang waktu yang sama, yaitu dengan rate dA/dt dimana ia menyapu luas A adalah
konstan."
Luas yang diarsir mendekati area
yang di sapu ke luar dalam waktu Δt oleh garis yang menghubungkan Matahari dan planet,
yang dipisahkan oleh jarak r. Daerah ΔA
ada di sekitar daerah segitiga dengan alas RΔθ dan tinggi r.
Karena luas segitiga adalah setengah
dikalikan alas dan tinggi, maka ΔA=1/2 r2Δθ. Untuk ΔA menjadi persis
karena Δt (maka Δθ) mendekati nol. Laju perubahan sesaat pada daerah yang
disapu menjadi
dA/dt = ½ r2 du/dt = ½ r2ω
Gambar b menunjukkan momentum
linear p planet , bersama dengan komponen radial dan tegak lurus p. Besarnya
momentum sudut L planet sekitar Matahari diberikan oleh perkalian r dan p,
kompenen tegak lurus p terhadap r. Disini untuk planet bermassa m,
L= rp = (r)(mv) = (r)(mωr) = mr2ω
Jadi dA/dt = L/2m
Jika dA/dt adalah konstan maka L
juga harus konstan-momentum sudut kekal. Hukum kedua keppler memang setara
dengan hukum momentum sudut.
Hukum
Kepler III (Hukum Orbit)
“ Kuadrat dari periode planet apapun
proporsional terhadap kubus dari sumbu
semimayor orbitnya”.
Kuantitas dalam kurung adalah sebuah
konstanta yang tergantung hanya pada massa pusat benda (M) pada orbit planet.
Persamaan diatas juga berlaku untuk orbit elips, asalkan kita mengganti r
dengan a, sumbu semimayor elips. Hukum ini memprediksikan bahwa rasio T2/a3
pada dasarnya memiliki nilai yang sama untuk setiap orbit planet disekitar
benda masif yang diberikan. Hukum ini juga berlaku untuk orbit planet-planet di
sistem tata surya.
Hukum Kepler tentang
gerakan planet adalah sumbangannya yang terbesar bagi ilmu pengetahuan. Hukum
ini berdampak besar terhadap pemikiran ilmiah dan kelak menyediakan landasan
bagi karya Sir Isaac Newton mengenai gaya tarik bumi. Namun, Kepler juga
memberikan banyak sumbangan lain kepada ilmu pengetahuan. Dia menemukan bintang
baru (supernova), menganalisis cara kerja mata manusia, meningkatkan kemampuan
teleskop, dan beberapa sumbangan dalam bidang optik. Dia memublikasikan data akurat
mengenai kedudukan bintang dan planet yang sangat berharga bagi para pelaut.
Dia memberikan sumbangan kepada matematika, termasuk cara penghitungan yang
lebih cepat dan cara menentukan volume banyak benda padat.
Sebagaimana telah kita bahas di
depan bahwa gaya tarikmenarik antara planet dengan matahari dapat kita tuliskan
sebagai:
Karena planet bergerak dalam lintasan lingkaran maka
planet akan mengalami gaya sentripetal yang besarnya adalah:
Berdasarkan uraian di atas, dapat kita ketahui bahwa
ternyata hukum gravitasi Newton memiliki kesesuaian dengan tata edar planet
seperti yang dirumuskan oleh hukum Kepler.
Video pengorbitan planet (system Solar)
Black Hole dan Gravitasi
Lubang Hitam tercipta ketika suatu obyek tidak dapat
bertahan dari kekuatan tekanan gaya gravitasinya sendiri. Banyak obyek (termasuk matahari dan bumi)
tidak akan pernah menjadi lubang hitam. Tekanan gravitasi pada matahari dan
bumi tidak mencukupi untuk melampaui kekuatan atom dan nuklir dalam dirinya yang sifatnya melawan
tekanan gravitasi. Tetapi sebaliknya untuk obyek yang bermassa sangat besar,
tekanan gravitasi-lah yang menang.
Lubang hitam adalah bagian dari ruang-waktu yang
merupakan gravitasi paling kuat, bahkan cahaya tidak bisa kabur. Teori Relativitas Umum memprediksi bahwa butuh massa besar untuk menciptakan sebuah lubang hitam yang
berada di ruang-waktu. Di sekitar lubang hitam ada
permukaan yang di sebut Event Horizon. Lubang ini
disebut "hitam" karena menyerap apapun yang berada
disekitarnya dan tidak dapat kembali lagi, bahkan cahaya. Secara
teoritis, lubang hitam dapat memliki ukuran apa pun, dari mikroskopik sampai ke
ukuran alam raya yang dapat diamati. Teori Medan Quantum dalam ruang-waktu melengkung memprediksi bahwa Event
Horizon memancarkan radiasi disekitarnya dengan suhu yang terbatas.
Suhu ini berbanding terbalik dengan massa lubang hitam, sehingga sulit untuk
diamati Lubang hitam bermassa bintang atau lebih.
Konsep
dari sebuah lubang hitam adalah salah satu yang sangat menarik dan merupakan
produk yang spektakular dari teori relativitas (gravitasi modern), tetapi ide
dasarnya dapat dimengerti berdasarkan prinsip Newton. Densitas rata-rata ρ
Matahari dan Bumi adalah
Dan
untuk laju pelepasan adalah :
V2 = 2GM
Dari
persamaan ini kita dapat melihat bahwa laju pelepasan untuk sebuah benda pada
permukaan Matahari kita adalah sekitar 2,2 juta km/jam. Nilai ini secara kasar
kira-kira 1/500 laju cahaya, tidak bergantung pada massa benda yang tinggal landas, tetapi tergantung hanya
pada massa dan jari-jari (densitas rata-rata dan jari-jari) dari Matahari.
Sekarang
kita pertimbangkan berbagai bintang dengan densitas rata-rata p yang sama
dengan jari-jari r yang berbeda. Untuk nilai tertentu dari densitas ρ ,laju
pelepasan v berbanding lurus dengan R.
Maka pada tahun 1783 pendeta jonh mitchell seorang astronom amatir
mencatat bahwa jika sebuah benda dengan tensitas rata-rata yang sama dengan
matahari mempunyai jari-jari sekitar 500 kali jari-jari matahari ,kecepatan
pelepasan akan lebih besar dari laju cahayac. Dengan pernyataanya bahwa “semua
cahaya yang dipancarkan oleh sebuah benda akan membuat nya kembali ke arahnya”,
Mitchell menjadi orang pertama yang menunjukkan dari sebuah keberadaan benda
yang kita kenal saat ini adalah black hole.
Persamaan
laju pelepasan sebelumnya menunjukkan bahwa sebuah benda dengan massa M akan
menjadi sebuah lubang hitam jika jari-jari R lebih kecil atau sama dengan nilai
jari-jari kritis tertentu. Pada tahun 1916, Karl Schwarzschild menggunakan
teori umum relativitas Einstein (dalam bagian perumusan dan perluasan teori
gravitasi Newton) untuk menurunkan persamaan untuk jari-jari kritis Rs
yang sekarang disebut jari-jari Schwarzschild v=c
C2
= 2GM/R
Penyelesaian
untuk jari-jari Schwarzschild kita dapatkan :
Rs = 2GM/c2
Jika
sebuah benda bulat tidak berputar memiliki massa M dan jari-jari leih kecil
dari Rs maka tidak ada (tidak juga
cahaya) yang dapat lepas dari permukaan benda, dan benda berfungsi sebagai
sebuah lubang hitam. Setiap benda lain dengan jarak Rs dari pusat lubang hitam
akan terjebak oleh gaya tarik gravitasi dari lubang hitam dan tidak dapat lepas
darinya.
Permukaan
dari bola dengan jari-jari Rs disekeliling sebuah lubang hitam disebut horizon
peristiwa (event horizon) karena ketika cahaya tidak dapat keluar dari dalam
bola itu, kita tidak dapat melihat peristiwa yang terjadi di dalamnya. Dari
luar horizon peristiwa yang dapat kita ketahui tentang lubang hitam hanyalah
massanya (dari efek gravitasinya pada benda lain), muatan listriknya (dari gaya
listrik yang bekerja pada muatan benda lain), dan momentum sudutnya (karena perputaran
lubang hitam cenderung untuk menyeret semua benda angkasa yang berada di
sekitarnya). Semua informasi lain tentang benda hilang dan tidak bisa di dapat
lagi ketika benda itu masuk ke dalam horizon peristiwa.
Pada
titik-titik yang jauh dari sebuah lubang hitam, efek gravitasinya adalah sama
untuk setiap benda normal dengan massa yang sama. Jika matahari runtuh untuk
membentuk sebuah lubang hitam, orbit-orbit planet tidak akan berpengaruh.
Tetapi benda-benda akan mengalami perbedaan kedekatan yang dramatis dengan
lubang hitam. Jika anda memutuskan untuk menjadi seorang martir untuk ilmu
pengetahuan dan loncat ke dalam sebuah lubang hitam, apa yang ditinggalkan
dibelakang akan melihat beberapa efek ganjil saat kita bergerak menuju horizon
peristiwa, kebanyakan dari efek tersebut berhubungan dengan efek-efek relativitas yang umum. Jika kita membawa sebuah radio pengirim untuk
mengirimkan pendapat kita tentang apa yang terjadi, maka mereka harus memasang
penerimanya secara terus-menerus ke frekuensi yang lebih rendah, sebuah efek
yang disebut pergeseran merah gravitasi (gravitational red shift).
Konsisten dengan pergeseran inii, mereka
akan mengamati bahwa jam (elektronik atau biologis) akan bergerak lebih lambat dan
lebih lambat lagi, efek ini dinamakan perluasan (dilatasi) waktu. Kenyataannya,
selama waktu hidupnya mereka tidak akan
pernah melihat kita berhasil sampai ke horizon peristiwa. Pada kerangka acuan
anda, anda akan berhasil ke horizon peristiwa pada waktu yang sangat singkat,
tetapi dengan cara yang lebih tidak tenang. Seperti yang anda rasakan pada kaki
pertama yang masuk ke dalam lubang hitam, gaya gravitasi menarik kaki anda
lebih besar daripada pada kepala anda, yang akan sedikit lebih jauh dari lubang
hitam. Perbedaan dalam gaya gravitasi pada bagian yang berbeda dari tubuh anda
akan cukup besar untuk meregangkan anda sepanjang arah menuju lubang hitam dan
menekankan anda tegak lurus dengannya. Efek ini (disebut gaya pasang surut atau
tidar forces) akan memecah anda menjadi ato-atom dan kemudian memecah atom-atom
anda, sebelum anda mencapai horizon peristiwa.
Jika cahaya tidak dapat lepas dari
sebuah lubang hitam dan jika lubang hitam kecil. Bagaimana kita tahuhal-hal
tersebut ada di dalam ruang angkasa berikut ini idenya. Setiap gas atau debu
yang dekat dengan lubang hitam cenderung untuk di tarik ke dalam piringan
tambahan yang berputar mengelilingi dan masuk ke lubang hitam, lebih mendekati
kolam arus. Gesekan dengan material piringan tambahan menyebabkannya kehilangan
energi mekanik dan membentuk spiral ke dalam lubang hitam. Ketika bergerak
masuk ke dalam, kemudian di tekan bersama-sama. Hal ini menyebabkan pemanasan
material. Suhu sebesar 106 K dapat terjadi dalam piringan tambahan,
terlalu tinggi sehingga yang dikeluarkan oleh piringan tidak saja cahaya tampak
( seperti yang dilakukan benda yaitu : panas-merah atau panas putih) tetapi
juga sinar x.
Lubang
hitam pada sistem bintang biner yang mempunyai massa beberapa kali lebih besar
daripada maasa matahari juga terdapat banyak bukti tentang adanya lubang hitam
sangat pejal yang sangat besar salah satu contohnya di percaya terjadi dalam
galaksi M 87, sebuah koleksi dari sekitar 1012 bintang yang terletak
pada jarak 50 juta tahun cahaya. Material sepanjang 6000 juta tahun cahaya yang
di pancarkan dari pusat M 87 pada laju sekitar 1/10 dari laju cahaya. Pada
pusat galaksi sendiri, diperlihatkan di dalam lampiran, piringan berbentuk
sebuah spiral dari gas panas melalui 300 tahun cahaya melingkar sekitar sebuah
objek pejal yang tak terlihat pada pusat piringan. Keterangan yang paling masuk
akal, walaupun ganjil, untuk kedua fenomena ini adalah adanya sebuah lubang
hitam pada pusat piringan dengan massa sekitar 3x109 kali massa
Matahari. Pada model ini material dalam priringan spiral untuk membentuk
piringan tumbuh yang panas dengan sekitar 1011 km dari lubang hitam.
Tetapi jari-jari Schwarzschild dari lubang hitam hanya sekitar 1010
km (hampir seukuran dengan orbit planet pluto yang mengelilingi matahari) dan
tidak semua materi yang jatuh menumbuk sasaran yang relatif kecil ini. Material
yang hilang terputar keluar pada laju yang sangat tinggi sepanjang sumbu
perputaran dari piringan tambahan, dan gaya magnetik menyebabkan materi ini
membentuk pancaran.
Observasi astronomi pada M87 , mengindikasikan
bahwa ada lubang hitam yang sangat masif pada pusat dari sejumlah galaksi.
Sesungguhnya, saat ini sejumlah fakta yang sahih menyatakan bahwa sebuah lubang
hitam dengan massa lebih dari 2x106 kali massa Matahari terletak
pada pusat dari galaksi Bimasakti. Observasi dan study teoretis tentang lubang
hitam senantiasa menjadi area penelitian menarik yang sedang dan terus
dilakukan dalam ilmu fisika dan astronomi modern.
Supermasive Black Hole In Milky Way Galaksi
Referensi:
Halliday, David, dkk. 2010. Fisika Dasar Jilid 1 Edisi Ketujuh. Jakarta : Erlangga.
Young, Hugd D. & Roger A. Freedman. 2001. Fisika Universitas 1. Jakarta : Erlangga.