Para ilmuwan mengusulkan metode untuk menguji teori relativitas umum Einstein dengan menganalisis gambar beresolusi tinggi dari bayangan lubang hitam. Simulasi baru mereka menunjukkan bahwa kemajuan teleskop di masa depan dapat mengungkap apakah teori gravitasi alternatif benar. Karya tersebut, yang dipimpin oleh peneliti dari Goethe University Frankfurt dan Tsung-Dao Lee Institute, muncul di Nature Astronomy.
Lubang hitam, yang digambarkan sebagai pemakan kosmik yang melahap segalanya termasuk cahaya, telah difoto oleh kolaborasi Event Horizon Telescope (EHT), menangkap lubang hitam supermasif di galaksi M87 dan Bima Sakti. Gambar-gambar ini tidak menunjukkan lubang hitam itu sendiri, melainkan materi panas di sekitarnya. "Apa yang Anda lihat di gambar-gambar ini bukan lubang hitam itu sendiri, melainkan materi panas di sekitar langsungnya," jelas Prof. Luciano Rezzolla dari Goethe University Frankfurt, yang timnya berkontribusi pada penemuan tersebut. Saat materi berputar di luar horizon peristiwa sebelum ditarik masuk, ia memancarkan sinyal cahaya yang terdeteksi.
Teori relativitas umum Einstein, yang menjadi dasar selama lebih dari satu abad, memprediksi lubang hitam dan horizon peristiwa mereka, di mana tak ada yang bisa lolos. Namun, teori hipotetis lainnya juga memprediksi lubang hitam tetapi mungkin memerlukan sifat materi tertentu atau melanggar hukum fisika yang diketahui. "Namun, ada juga teori-teori hipotetis lainnya yang sama-sama memprediksi keberadaan lubang hitam," catat Rezzolla.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan di Nature Astronomy, Rezzolla dan rekan-rekannya dari Tsung-Dao Lee Institute di Shanghai menguraikan kerangka kerja untuk menguji alternatif ini menggunakan gambar bayangan lubang hitam. Ini memerlukan gambar beresolusi tinggi untuk mengukur radius bayangan dengan akurat dan model teoretis penyimpangan dari prediksi Einstein. Tim menggunakan simulasi tiga dimensi untuk memodelkan materi dan medan magnet di sekitar lubang hitam, menghasilkan gambar sintetis plasma bercahaya.
"Pertanyaan utama adalah: Seberapa signifikan perbedaan gambar lubang hitam di berbagai teori?" kata penulis utama Akhil Uniyal dari Tsung-Dao Lee Institute. Mereka mengidentifikasi pola yang dapat dibedakan oleh gambar yang lebih tajam di masa depan, meskipun resolusi EHT saat ini tidak mencukupi. Deskripsi universal lubang hitam dikembangkan untuk mencakup berbagai kerangka kerja.
Sejauh ini, pengamatan selaras dengan teori Einstein, menyingkirkan singularitas telanjang dan lubang cacing di lubang hitam M87 dan Bima Sakti. "Salah satu kontribusi terpenting kolaborasi EHT terhadap astrofisika adalah mengubah lubang hitam menjadi objek yang dapat diuji," tekankan Rezzolla. "Bahkan teori yang sudah mapan harus terus diuji, terutama dengan objek ekstrem seperti lubang hitam."
EHT, yang menggabungkan teleskop radio global untuk bertindak sebagai instrumen seukuran Bumi, berencana memperluas termasuk teleskop luar angkasa untuk resolusi yang lebih baik—mungkin di bawah satu juta detik busur—untuk memungkinkan pengujian definitif.