Language
Country/Area
No result found
Dunia lubang hitam yang menakjubkan: Mengapa energinya menghilang?
Di alam semesta yang luas, lubang hitam menarik materi dan cahaya yang tak terhitung jumlahnya dengan gravitasinya yang misterius dan kuat. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, para astronom secara bertahap memperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang lubang hitam, tetapi satu pertanyaan terus mengganggu fisikawan: Bagaimana lubang hitam kehilangan energinya? Pertanyaan ini melibatkan konsep energi negatif, yang terkait erat dengan sifat lubang hitam.
Energi negatif adalah konsep yang digunakan dalam fisika untuk menjelaskan sifat-sifat medan tertentu, termasuk medan gravitasi dan berbagai efek medan kuantum.
Energi gravitasi dan lubang hitam
Energi gravitasi atau energi potensial gravitasi mengacu pada energi potensial yang dimiliki oleh benda bermassa karena berada dalam medan gravitasi. Dalam mekanika klasik, selalu ada energi potensial gravitasi antara dua atau lebih massa. Menurut prinsip kekekalan energi, energi medan gravitasi ini harus negatif, sehingga nilainya nol ketika objek berada pada jarak tak terhingga. Ketika dua objek saling mendekat, gravitasi mempercepat gerakan mereka, yang mengakibatkan peningkatan energi positif sistem.
Di alam semesta yang didominasi oleh energi positif, alam semesta tersebut pada akhirnya akan runtuh; sementara di alam semesta "terbuka" yang didominasi oleh energi negatif, alam semesta tersebut akan mengembang tanpa batas atau akhirnya hancur.
Rotasi lubang hitam dan konversi energi
Untuk lubang hitam berputar klasik, rotasinya menciptakan wilayah yang disebut "fosfor energik" di luar cakrawala peristiwa, tempat ruangwaktu juga mulai berputar, sebuah fenomena yang dikenal sebagai tarikan bingkai. Di wilayah ini, energi partikel dapat berubah menjadi energi negatif, yaitu di bawah rotasi relativistik vektor Kilnin-nya. Ketika partikel energi negatif melintasi horizon peristiwa dan memasuki lubang hitam, menurut hukum kekekalan energi, jumlah energi positif yang sama harus keluar.
Dalam proses Penrose, sebuah objek terbagi menjadi dua bagian, yang satu memperoleh energi negatif dan jatuh ke dalam lubang hitam, sementara bagian lainnya memperoleh jumlah energi positif yang sama dan keluar.
Energi negatif dalam efek medan kuantum
Energi negatif dan kerapatan energi negatif juga cukup konsisten dalam teori medan kuantum. Dalam teori kuantum, prinsip ketidakpastian memungkinkan pasangan partikel-antipartikel virtual muncul secara spontan dalam ruang hampa dan ada untuk jangka waktu yang singkat. Beberapa partikel virtual dapat membawa energi negatif, dan sifat ini memainkan peran penting dalam beberapa fenomena penting.
Dalam efek Casimir, jarak antara dua pelat datar membatasi panjang gelombang tempat partikel kuantum dapat eksis, yang mengakibatkan pengurangan jumlah dan kepadatan pasangan partikel virtual, sehingga menghasilkan kepadatan energi negatif.
Radiasi lubang hitam dan hilangnya energi
Di samping cakrawala peristiwa lubang hitam, sebagian dari pasangan partikel virtual akan terhisap ke dalam lubang hitam, dan energi salah satu partikel dapat menjadi negatif karena penghisapan ini. Partikel positif dapat lepas dan membentuk radiasi Hawking, sementara keberadaan partikel energi negatif akan mengurangi energi bersih lubang hitam. Hal ini menciptakan fenomena yang menarik: seiring waktu, lubang hitam dapat memancarkan energi secara perlahan, yang akhirnya menyebabkannya menghilang.
Kemungkinan di masa depan: lubang cacing dan penerbangan lebih cepat dari cahaya
Dalam beberapa teori, energi negatif dianggap sebagai elemen inti lubang cacing. Lubang cacing dapat langsung menghubungkan dua lokasi yang sangat berjauhan dalam ruang dan waktu, sehingga memungkinkan perjalanan yang hampir seketika. Namun, beberapa fisikawan menganggap ide-ide ini terlalu tidak realistis.
Ide untuk menggunakan prinsip-prinsip teoritis energi negatif untuk merancang pesawat yang lebih cepat dari cahaya (FTL) juga merupakan ide yang menarik. Yang paling representatif dari ide ini adalah kapsul Alcubierre.
Eksplorasi teori-teori ini tidak hanya menantang pemahaman kita tentang alam semesta, tetapi juga membuat kita memikirkan kembali hubungan antara energi, waktu, dan ruang. Di alam semesta yang penuh misteri ini, lubang hitam dan energi negatif terus mendorong kemajuan ilmiah, tetapi kita masih harus menghadapi pertanyaan mendasar: Seberapa dalam kita memahami lubang hitam?
