[비즈한국] Salah satu pengaturan paling menarik dalam film 'Project Hail Mary' adalah cara makhluk luar angkasa bernama Rocky memandang dunia. Ras Eridian, tempat asal Rocky, tidak melihat cahaya secara langsung dengan mata seperti manusia. Mereka memahami bintang melalui alat yang menerjemahkan cahaya menjadi indra lain, bukan penglihatan. Bagi bangsa Eridian, cahaya bintang mungkin merupakan objek yang mirip dengan materi gelap atau gelombang gravitasi bagi manusia. Hal itu dikarenakan keberadaan mereka hanya bisa disadari melalui perangkat canggih, meskipun tidak bisa dirasakan langsung oleh indra tubuh.
Seperti Rocky yang melihat bintang dan menjelajahi alam semesta melalui alat, manusia pun merasakan alam semesta yang tak terlihat melalui perangkat. Secara khusus, gelombang gravitasi adalah getaran ruang-waktu itu sendiri yang tidak dapat dirasakan langsung oleh tubuh manusia. Mungkin bagi ras Eridian, gelombang gravitasi adalah konsep yang lebih alami daripada cahaya bintang. Bagi peradaban yang tidak bisa melihat cahaya secara langsung, bisa dibayangkan bahwa titik awal pemahaman tentang alam semesta bukanlah gelombang elektromagnetik, melainkan getaran ruang.
Manusia menciptakan perangkat raksasa untuk merasakan getaran tersebut. Dengan mendirikan interferometer laser sepanjang beberapa kilometer di Bumi, mereka mengukur deformasi ruang-waktu yang sangat halus menggunakan cermin, tabung vakum, dan laser. Ini berarti seluruh peradaban Bumi menjadi satu indra kolektif untuk merasakan apa yang tidak pernah bisa dirasakan oleh tubuh manusia. Astronomi modern kini berkembang melampaui sekadar ilmu melihat cahaya melalui teleskop, menjadi ilmu yang membaca jejak getaran, partikel, dan gravitasi yang ditinggalkan oleh alam semesta.
Baru-baru ini, indra raksasa ini menangkap sinyal yang sangat aneh yang mungkin mengguncang seluruh kosmologi. Jika interpretasi terhadap sinyal ini benar, umat manusia mungkin telah melihat jejak lubang hitam tertua yang ditinggalkan oleh alam semesta segera setelah Big Bang. Ini adalah jejak lubang hitam primordial yang mungkin terbentuk pada masa jauh lebih awal, bukan hanya beberapa menit atau detik setelah alam semesta lahir. Lebih jauh lagi, sinyal ini dapat dihubungkan dengan asal-usul materi gelap.
Selama sepuluh tahun terakhir, LIGO, VIRGO, dan KAGRA telah mendengarkan getaran alam semesta. Peristiwa yang terutama ditangkap oleh detektor gelombang gravitasi adalah jejak ruang-waktu hebat yang ditinggalkan oleh lubang hitam atau bintang neutron yang saling mengorbit dan bertabrakan pada saat-saat terakhir. Sebagian besar peristiwa gelombang gravitasi yang dideteksi hingga kini berada dalam kisaran massa yang dapat dijelaskan oleh teori evolusi bintang saat ini. Peristiwa tersebut melibatkan bintang-bintang raksasa yang lahir, berevolusi, meledak, dan sisanya berupa lubang hitam atau bintang neutron yang kemudian bertabrakan satu sama lain sambil melepaskan gelombang gravitasi.
Namun, hingga kini hampir tidak ada sinyal dari objek langit yang jauh lebih ringan daripada Matahari yang teramati dalam gelombang gravitasi. Fakta bahwa detektor gelombang gravitasi yang ada saat ini lebih sensitif terhadap getaran yang dihasilkan oleh objek berat bermassa lebih dari massa Matahari tetap menjadi batasan penting bagi para astronom. Secara umum, lubang hitam yang terbentuk dari kematian bintang biasanya jauh lebih berat daripada Matahari. Sulit untuk menciptakan lubang hitam yang lebih ringan dari Matahari hanya melalui evolusi bintang biasa.
Oleh karena itu, jika jejak lubang hitam yang lebih ringan dari Matahari ditemukan, kemungkinan besar itu adalah lubang hitam primordial yang diciptakan langsung oleh alam semesta segera setelah Big Bang. Lubang hitam primordial bukanlah lubang hitam yang terbentuk dari kematian bintang. Mereka mungkin terbentuk karena runtuhnya gravitasi langsung akibat fluktuasi kepadatan saat alam semesta masih sangat panas dan padat, bahkan sebelum bintang dan galaksi ada.
Dalam hal ini, sinyal gelombang gravitasi yang dilaporkan ditangkap oleh detektor LIGO, VIRGO, dan KAGRA pada 12 November 2025 sangat patut diperhatikan. Muncul kemungkinan bahwa sinyal ini tercipta dari penggabungan dua lubang hitam primordial. Hasil analisis menunjukkan probabilitas lebih dari 99% bahwa setidaknya satu dari dua objek tersebut memiliki massa yang lebih ringan daripada Matahari. Estimasi kisaran massanya berada di wilayah yang sangat ringan, yaitu sekitar 10% hingga 80% massa Matahari.
Yang lebih menarik adalah tidak adanya sinyal elektromagnetik yang teramati bersamaan dengan sinyal gelombang gravitasi ini. Tidak ada sinyal pendamping yang jelas, baik dalam cahaya tampak, sinar-X, maupun sinar gamma. Hal ini memperkuat kemungkinan bahwa peristiwa ini adalah penggabungan objek padat, khususnya lubang hitam, yang hampir tidak meninggalkan cahaya. Tentu saja, peristiwa ini belum sepenuhnya disimpulkan sebagai peristiwa astrofisika. Meskipun kemungkinan sebagai kebisingan acak semakin kecil seiring berjalannya analisis, tahap ini masih memerlukan verifikasi yang sangat hati-hati.
Namun, alasan para astronom memperhatikan peristiwa ini sudah jelas. Jika sinyal ini berasal dari peristiwa astrofisika nyata dan identitasnya adalah lubang hitam yang lebih ringan dari Matahari, maka umat manusia telah menemukan lubang hitam dalam kisaran massa yang tidak dapat dijelaskan hanya dengan evolusi bintang biasa. Tentu saja, kemungkinan adanya bintang neutron yang sedikit lebih ringan dari lubang hitam, atau objek berdensitas tinggi yang belum banyak dikenal, tidak dapat dikesampingkan sepenuhnya. Namun, jelas bahwa peristiwa ini sulit dipahami hanya dengan penjelasan konvensional mengenai tahap akhir evolusi bintang biasa.
Pentingnya kemungkinan keberadaan lubang hitam primordial terletak pada keterkaitannya langsung dengan masa paling awal alam semesta. Lubang hitam primordial tidak memerlukan ledakan supernova maupun evolusi fusi nuklir bintang. Ketika alam semesta masih dalam keadaan plasma panas, jika suatu wilayah memiliki kepadatan sedikit lebih tinggi dari sekitarnya, wilayah itu mungkin runtuh langsung karena gravitasinya sendiri. Lubang hitam yang terbentuk dengan cara ini tidak perlu mengikuti aturan massa bintang. Secara teoritis, mereka dapat terdistribusi dalam berbagai massa, mulai dari massa yang seringan asteroid hingga massa raksasa yang mendekati lubang hitam supermasif.
Karena inilah, lubang hitam primordial telah lama dibahas sebagai salah satu kandidat materi gelap. Materi gelap tidak memancarkan atau menyerap cahaya, namun merupakan komponen misterius yang secara krusial mempengaruhi pergerakan galaksi dan gugus galaksi melalui gravitasi. Jika banyak lubang hitam primordial terbentuk di masa awal alam semesta dan bertahan hingga saat ini, ada kemungkinan sebagian darinya berperan sebagai materi gelap.
Bagian yang sangat menarik dalam diskusi kali ini adalah model pembentukan lubang hitam primordial. Pada masa awal alam semesta, kondisi fisik interaksi dasar seperti interaksi kuat, interaksi lemah, dan gaya elektromagnetik sangat berbeda dengan saat ini. Ada masa transisi tertentu saat alam semesta mendingin, dan diusulkan bahwa fluktuasi kepadatan teramplifikasi pada masa itu, yang memicu pembentukan lubang hitam primordial secara massal. Dalam model ini, karena distribusi massa lubang hitam primordial dapat tersebar luas, keberadaan lubang hitam yang lebih ringan dari massa Matahari dapat dijelaskan secara alami.
Bentuk sinyal gelombang gravitasi yang dilaporkan kali ini ditafsirkan sangat cocok dengan model populasi lubang hitam primordial ringan tersebut. Para peneliti memperkirakan bahwa dengan menerapkan distribusi massa dan kemungkinan penggabungan lubang hitam primordial, sinyal tabrakan lubang hitam semacam ini dapat terdeteksi sekitar 0,8 hingga 8 kali per tahun oleh detektor LIGO, VIRGO, dan KAGRA. Meskipun frekuensinya tidak terlalu tinggi, ini berarti peristiwa tersebut bukanlah hal yang mustahil.
Lebih jauh lagi, jika sinyal ini benar-benar berasal dari penggabungan lubang hitam primordial, muncul klaim bahwa lubang hitam primordial setidaknya menyumbang sekitar 4% dari total materi gelap di alam semesta. Ini tidak berarti bahwa seluruh materi gelap adalah lubang hitam primordial. Namun, hal ini menunjukkan bahwa sebagian dari materi gelap yang identitasnya belum terungkap dapat dijelaskan oleh keberadaan lubang hitam primordial.
Jika interpretasi ini benar, identitas materi gelap mungkin jauh lebih kompleks dari yang kita bayangkan. Materi gelap mungkin bukanlah komponen sederhana yang terdiri dari satu jenis partikel dasar baru. Sebagian mungkin berupa lubang hitam primordial, sebagian lagi adalah partikel yang belum ditemukan, dan sebagian lainnya mungkin memiliki asal-usul fisik yang sama sekali berbeda. Massa alam semesta yang tak terlihat mungkin bukanlah masalah yang dapat diselesaikan dengan satu jawaban, melainkan struktur kompleks di mana berbagai jenis komponen gelap tercampur.
Bahkan, kemungkinan telah dikemukakan bahwa beberapa peristiwa penggabungan lubang hitam dengan massa beberapa hingga puluhan kali massa Matahari, atau lebih berat lagi, yang pernah dideteksi LIGO, VIRGO, dan KAGRA sebelumnya, mungkin merupakan tabrakan lubang hitam primordial. Selama ini kita menafsirkan banyak peristiwa gelombang gravitasi sebagai penggabungan lubang hitam bermassa bintang. Namun, jika populasi lubang hitam primordial yang terbentuk di awal alam semesta benar-benar ada, beberapa di antaranya mungkin telah tertangkap oleh jaringan pengamat gelombang gravitasi saat ini.
Umat manusia sedang melewati era yang sangat unik. Kita merasakan alam semesta yang tidak bisa dilihat langsung oleh mata melalui berbagai perangkat penerjemah. Teleskop menerjemahkan cahaya tampak melampaui spektrumnya ke gelombang radio, inframerah, sinar-X, dan sinar gamma, sementara detektor gelombang gravitasi mengubah getaran ruang-waktu menjadi angka dan gelombang. Seperti Rocky yang membaca cahaya bintang melalui tekstur, manusia membaca getaran alam semesta yang tak terlihat melalui perangkat raksasa yang terdiri dari laser, cermin, dan tabung vakum.
Melalui perangkat penerjemah tersebut, umat manusia berusaha menemukan jejak samar lubang hitam yang dulunya dianggap terlalu ringan untuk ada. Jika itu benar-benar suara yang ditinggalkan oleh lubang hitam primordial segera setelah Big Bang, berarti kita berdiri di dekat momen saat rahasia tertua alam semesta mengeluarkan suaranya untuk pertama kali. Ada kemungkinan bahwa lubang hitam yang mungkin sudah ada sebelum cahaya, sebelum bintang, dan sebelum galaksi, kini menunjukkan jejaknya melalui getaran ruang-waktu setelah 138 miliar tahun berlalu.
Jika ada peradaban Eridian yang bisa merasakan getaran gelombang gravitasi dengan bebas, bagi mereka alam semesta tidak akan pernah menjadi ruang yang sunyi. Setiap kali lubang hitam dan bintang neutron bertabrakan, alam semesta akan bergetar rendah, dan jejak penggabungan raksasa yang terjadi di kedalaman galaksi akan menyebar ke seluruh ruang-waktu. Bagi mereka, langit malam mungkin bukan pemandangan titik-titik bercahaya, melainkan samudra getaran raksasa yang terus-menerus bergetar dan bergema.
Seperti Rocky yang memahami keberadaan bintang untuk pertama kalinya, peradaban manusia juga telah memasuki tahap baru untuk merasakan materi gelap dan getaran ruang-waktu yang tadinya tampak mustahil untuk dilihat. Kita kini telah menjadi peradaban yang tidak hanya melihat alam semesta, tetapi juga mendengarkan dan menafsirkan getarannya. Dan di dalam getaran itu, mungkin tersimpan ingatan tertua yang ditinggalkan oleh alam semesta sebelum bintang lahir.
Siapa penulis Ji Woong-bae? Dia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', dia bermimpi untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, dia menjabat sebagai profesor asisten di Fakultas Studi Bebas Universitas Sejong, terlibat dalam berbagai kegiatan komunikasi sains termasuk ceramah dan penulisan. Dia telah menulis buku seperti 'Everyday a Piece of Universe', 'Scientists of the Starry Universe', 'Cannot Go But Can Know', dan 'Strange Questions That Arise When Looking at the Universe'. Dia juga menerjemahkan buku seperti 'The Hitchhiker's Guide to the Real Universe', 'How I Killed Pluto', 'Quantum Life', dan 'Cosmographic'.