Lohong hitam

Halaju lepas Bumi adalah ditentukan oleh kelajuan asal yang sesuatu objek perlu miliki supaya dapat bebas dari tarikan graviti planet kita. Kelajuan ini dianggarkan bernilai 11 kilometer se saat. Oleh yang demikian, untuk menghantar satu kapal-angkasa ke planet lain, kita perlu melancarkannya sekurang-kurangnya pada kelajuan ini. Kalau tidak, kapal-angkasa tersebut akan jatuh kembali ke Bumi atau berputar mengelilinginya seperti satu satelit. Begitu juga objek-objek selestial yang lain. Sebagai contoh, untuk lepas dari tarikan graviti Matahari, sesuatu objek perlu bergerak melebihi kelajuan 620 kilometer se saat.
Bila satu bintang masif hampir kepenghujung hayatnya ia akan runtuh. Graviti di permukaannya naik sehingga semakin susah untuk lepas keluar. Halaju lepas menjadi semakin tinggi. Tetapi setinggi mana naiknya halaju lepas itu ? Inilah yang telah merunsingkan fikiran Pierre Simon Laplace dipenghujung kurun ke-18. Apa yang akan terjadi seandainya halaju lepas ini mencapai kelajuan cahaya ?

Lohong hitam XTE J1550-564 telah dicerapi oleh teleskop angkasa sinaran X Chandra. Lohong hitam ini adalah sebahagian daripada satu sistem kembaran dimana bintang kembarnya adalah satu bintang biasa. Sedikit demi sedikit gas kembar ini disedut oleh lohong hitam menghasilkan cakera pecutan di kelilingnya. Akibat geseran, gas ini menjadi panas mencapai suhu beberapa million degree. Jet partikel bertenaga kuat juga dikeluarkan pada sudut tepat dengan cakera pecutan. Imej-imej ini telah diambil dalam bulan Ogos 2000, Mac dan Jun 2002 yang menunjukkan lohong hitam ditengah dan jet partikel yang melancar keluar pada tahap kelajuan separuh kelajuan cahaya. Kredit : NASA/CXC/M.Weiss

Dipenghujung hayat bintang-bintang masif.
Dalam era astronomi moden, lohong hitam bukanlah satu objek hayalan, malah ia adalah satu objek realiti. Kita telah ketahui bahawa objek yang mempunyai jisim kurang daripada 1.4 kali-ganda jisim Matahari akan mati sebagai bintang kerdil putih. Begitu juga, bintang neutron tidak terbentuk sebegitu saja. Tekanan degenerasi neutron mampu menahan tekanan jisim bila ia kurang dari 3 kali-ganda jisim Matahari. Tetapi jisim bintang-bintang tidak terhad kepada kadar ini saja. Malah, kajian telah mendapati bahawa selepas letupan terakhir, bintang yang mempunyai jisim asal yang melebihi 40 kali-ganda jisim Matahari mati dengan jisim yang lebih dari had bintang neutron.
Dalam hal ini, semasa runtuhan terakhir, bintang masif ini tidak dapat menahan tarikan graviti. Proses ini tidak berhenti pada tahap bintang neutron, malah ia terus runtuh. Bila saiznya mengecil menghampiri garis-pusat 20 km, ketumpatan dan graviti bintang tersebut meningkat ke satu tahap dimana halaju lepas mencapai kelajuan cahaya.
Dalam kes extrim ini, fizik Newton tidak berupaya untuk memberi gambaran yang boleh dipercayai. Oleh yang demikian, kita perlu merujuk kepada teori relativiti umum untuk mengenalpasti objek selestial yang terbentuk ini. Teori Einstein menunjukkan distorsi dalam ruang-masa sekitar objek tersebut mengakibatkan tiada apa, walaupun cahaya, dapat bebas darinya. Bintang tersebut tidak dapat dicerap secara terus, ia cuma mendedahkankan diri melalui kekacauan yang kuat disekitarnya. Dalam keadaan ini, bintang tersebut telah menjadi lohong hitam.
Kehilangan cahaya ini berlaku bila cahaya menghampiri lohong hitam sehingga mencapai satu jarak tertentu yang dinamakan Jejari Schwartzchild. Jarak ini bergantung kepada jisim bintang tersebut. Jejari ini menentukan kedudukan permukaan lohong hitam sebab, cahaya atau objek yang menghampiri lohong hitam dan melintasi sempadan jejari tersebut tidak akan dapat lepas dari tarikannya. Ini mengakibatkan komunikasi dengan alam semesta kita tidak dapat berlaku. Bagi bintang ini pula, di sebelah dalam sempadan Jejari Swartzchild, material dan strukturnya akan terus runtuh sehingga mencapai tahap ketumpatan infinit, satu singulariti, di mana ruang dan masa bercampur aduk.