Distribusi materi gelap di gugusan galaksi Abell 3827 muncul sebagai garis kontur biru dalam foto ini oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble.
(Gambar: © ESO / R. Massey)
Lubang putih, yang secara teoritis berlawanan dengan lubang hitam, bisa menjadi bagian utama dari materi gelap misterius yang dianggap membentuk sebagian besar materi di alam semesta, sebuah studi baru menemukan. Dan beberapa lubang putih aneh ini bahkan mungkin ada sebelum Big Bang, kata para peneliti.
Lubang hitam memiliki tarikan gravitasi yang begitu kuat sehingga bahkan cahaya, hal tercepat di alam semesta, tidak dapat lolos darinya. Batas bola tak kasat mata yang mengelilingi inti lubang hitam yang menandai titik tidak bisa kembali dikenal sebagai horizon peristiwa. [Gambar: Lubang Hitam Alam Semesta]
Lubang hitam adalah salah satu prediksi teori relativitas umum Einstein. Lain dikenal sebagai lubang putih, yang seperti lubang hitam terbalik: Dimana tidak ada yang bisa lepas dari horizon peristiwa lubang hitam, tidak ada yang bisa memasuki cakrawala lubang putih.
Penelitian sebelumnya telah menyarankan bahwa lubang hitam dan lubang putih terhubung, dengan materi dan energi jatuh ke dalam lubang hitam yang berpotensi muncul dari lubang putih baik di tempat lain di kosmos atau di alam semesta lain sama sekali. Pada tahun 2014, Carlo Rovelli, seorang ahli fisika teoretis di Universitas Aix-Marseille di Perancis, dan rekan-rekannya menyarankan bahwa lubang hitam dan lubang putih mungkin terhubung dengan cara lain: Ketika lubang hitam mati, mereka bisa menjadi lubang putih.
Pada 1970-an, fisikawan teoretis Stephen Hawking menghitung bahwa semua lubang hitam harus menguapkan massa dengan memancarkan radiasi. Lubang hitam yang kehilangan massa lebih banyak dari yang diperkirakan akan menyusut dan akhirnya menghilang.
Namun, Rovelli dan rekan-rekannya menyarankan bahwa lubang hitam yang menyusut tidak dapat hilang jika struktur ruang dan waktu adalah kuantum - yaitu, terbuat dari jumlah tak terbagi yang dikenal sebagai kuanta. Ruang-waktu adalah kuantum dalam penelitian yang berupaya menyatukan relativitas umum, yang dapat menjelaskan sifat gravitasi, dengan mekanika kuantum, yang dapat menggambarkan perilaku semua partikel yang diketahui, menjadi sebuah teori tunggal yang dapat menjelaskan semua kekuatan alam semesta .
Dalam studi 2014, Rovelli dan timnya menyarankan bahwa, begitu lubang hitam menguap ke tingkat di mana ia tidak bisa menyusut lebih jauh karena ruang-waktu tidak dapat diperas menjadi sesuatu yang lebih kecil, lubang hitam yang sekarat kemudian akan pulih untuk membentuk putih lubang.
"Kami menemukan fakta bahwa lubang hitam menjadi lubang putih di akhir penguapannya," kata Rovelli kepada Space.com.
Lubang hitam saat ini diperkirakan terbentuk ketika bintang-bintang besar mati dalam ledakan raksasa yang dikenal sebagai supernova, yang memampatkan mayat mereka ke titik padat tak terhingga yang dikenal sebagai singularitas di jantung lubang hitam. Rovelli dan rekan-rekannya sebelumnya memperkirakan bahwa akan dibutuhkan sebuah lubang hitam dengan massa yang sama dengan matahari sekitar empat miliar kali usia dunia saat ini untuk berubah menjadi lubang putih. [Foto Supernova: Gambar Hebat Ledakan Bintang]
Namun, pekerjaan sebelumnya pada 1960-an dan 1970-an menunjukkan bahwa lubang hitam juga bisa berasal dalam satu detik setelah Big Bang, karena fluktuasi acak kepadatan di alam semesta yang baru lahir dan berkembang dengan cepat. Area tempat fluktuasi materi terkonsentrasi bersama-sama bisa runtuh untuk membentuk lubang hitam. Lubang hitam purba yang disebut ini akan jauh lebih kecil daripada lubang hitam bermassa bintang, dan bisa mati untuk membentuk lubang putih dalam masa kehidupan semesta, kata Rovelli dan rekan-rekannya.
Bahkan lubang putih dengan diameter mikroskopis masih bisa sangat besar, sama seperti lubang hitam yang lebih kecil dari sebutir pasir dapat memiliki berat lebih dari bulan. Sekarang, Rovelli dan rekan penulis studi Francesca Vidotto, dari University of the Basque Country di Spanyol, menyarankan bahwa lubang putih mikroskopis ini bisa menjadi materi gelap.
Meskipun materi gelap dianggap membentuk lima perenam dari semua materi di alam semesta, para ilmuwan tidak tahu apa itu terbuat dari apa. Seperti namanya, materi gelap tidak terlihat; itu tidak memancarkan, memantulkan atau bahkan menghalangi cahaya. Akibatnya, materi gelap saat ini hanya dapat dilacak melalui efek gravitasi pada materi normal, seperti yang membentuk bintang dan galaksi. Sifat materi gelap saat ini adalah salah satu misteri terbesar dalam sains.
Kepadatan lokal materi gelap, seperti yang disarankan oleh gerakan bintang di dekat matahari, adalah sekitar 1 persen massa matahari per parsec kubik, yaitu sekitar 34,7 kubik tahun cahaya. Untuk menjelaskan kepadatan dengan lubang putih ini, para ilmuwan menghitung bahwa satu lubang putih kecil - jauh lebih kecil dari proton dan sekitar sepersejuta gram, yang setara dengan massa "setengah inci rambut manusia," Rovelli kata - diperlukan per 2.400 mil kubik (10.000 kilometer kubik).
Lubang putih ini tidak akan memancarkan radiasi apa pun, dan karena mereka jauh lebih kecil dari panjang gelombang cahaya, mereka tidak akan terlihat. Jika sebuah proton benar-benar memengaruhi salah satu lubang putih ini, lubang putih itu "akan terpental begitu saja," kata Rovelli. "Mereka tidak bisa menelan apa pun." Jika lubang hitam bertemu dengan salah satu lubang putih ini, hasilnya adalah lubang hitam yang lebih besar, tambahnya. Seolah-olah gagasan tentang lubang putih mikroskopis tak kasat mata dari waktu fajar tidak cukup liar, Rovelli dan Vidotto lebih lanjut menyarankan bahwa beberapa lubang putih di alam semesta ini mungkin sebenarnya mendahului Big Bang. Penelitian di masa depan akan mengeksplorasi bagaimana lubang putih dari alam semesta sebelumnya dapat membantu menjelaskan mengapa waktu mengalir hanya maju di alam semesta saat ini dan tidak juga secara terbalik, katanya.
Rovelli dan Vidotto merinci temuan mereka secara online 11 April di sebuah makalah yang dikirimkan ke kontes tahunan Gravity Research Foundation untuk esai tentang gravitasi.
