9 hours ago
2
Para ilmuwan di proyek KM3NeT mendeteksi neutrino berenergi tinggi yang mungkin berasal dari lubang hitam mini yang menguap, sesuai dengan teori Stephen Hawking.(freepik)
LIMA dekade lalu, astrofisikawan Stephen Hawking mengemukakan teori Big Bang mungkin telah membanjiri alam semesta dengan lubang hitam berukuran kecil. Kini, para peneliti percaya mereka mungkin telah menyaksikan salah satunya meledak.
Pada Februari 2025, kolaborasi ilmuwan Eropa dalam proyek KM3NeT mengumumkan penemuan neutrino yang sangat kuat. Partikel "hantu" ini memiliki energi sekitar 100 PeV, lebih dari 25 kali lebih kuat dibandingkan partikel yang dipercepat di Large Hadron Collider, pemecah atom paling kuat di dunia.
Para fisikawan kesulitan menjelaskan bagaimana neutrino dengan energi sebesar itu bisa terbentuk. Namun kini, sebuah tim peneliti yang tidak terlibat dalam deteksi awal mengajukan hipotesis mengejutkan: neutrino tersebut merupakan tanda dari lubang hitam yang menguap. Tim ini menjelaskan teori mereka dalam sebuah makalah yang diunggah ke basis data arXiv, meskipun belum ditinjau sejawat (peer-reviewed).
Lubang Hitam Sebesar Gajah dalam Teori Hawking
Pada 1970-an, Hawking menyadari lubang hitam tidak sepenuhnya "hitam." Melalui interaksi kompleks antara cakrawala peristiwa lubang hitam dan medan kuantum ruang-waktu, lubang hitam dapat memancarkan aliran radiasi yang lambat tetapi stabil, yang kini dikenal sebagai radiasi Hawking. Ini berarti lubang hitam bisa menguap dan akhirnya menghilang.
Bahkan, semakin kecil ukurannya, semakin banyak radiasi yang dipancarkan, hingga akhirnya meledak dalam badai partikel berenergi tinggi—mirip dengan neutrino yang terdeteksi oleh KM3NeT.
Namun, semua lubang hitam yang diketahui sejauh ini memiliki ukuran yang sangat besar. Lubang hitam sekecil apa pun yang kita ketahui saat ini akan membutuhkan waktu lebih dari 10¹?? tahun untuk menguap sepenuhnya.
Jika neutrino yang ditemukan oleh KM3NeT memang berasal dari ledakan lubang hitam, maka lubang hitam itu harus jauh lebih kecil—sekitar 10.000 kilogram, seberat dua ekor gajah Afrika dewasa, tetapi terkompresi dalam lubang hitam yang lebih kecil dari sebuah atom.
Satu-satunya cara yang diketahui untuk menciptakan lubang hitam sekecil ini adalah melalui peristiwa kacau di awal Big Bang, yang mungkin telah membanjiri alam semesta dengan "lubang hitam primordial." Lubang hitam primordial yang paling kecil kemungkinan telah meledak sejak lama, sementara yang lebih besar mungkin masih bertahan hingga saat ini.
Sayangnya, lubang hitam seberat 22.000 pon seharusnya tidak bisa bertahan sejak Big Bang hingga sekarang. Namun, para penulis makalah menunjukkan bahwa mungkin ada mekanisme kuantum tambahan—disebut "memory burden"—yang memungkinkan lubang hitam untuk menahan proses peluruhannya. Jika mekanisme ini benar, maka lubang hitam tersebut dapat bertahan selama miliaran tahun sebelum akhirnya meledak, mengirimkan neutrino berenergi tinggi ke arah Bumi dalam prosesnya.
Petunjuk Baru dalam Pencarian Materi Gelap
Lubang hitam primordial juga telah lama dianggap sebagai kandidat potensial untuk menjelaskan materi gelap. Namun, sejauh ini, pencarian lubang hitam primordial belum membuahkan hasil.
Wawasan baru ini mungkin memberikan petunjuk menarik. Para peneliti memperkirakan bahwa jika lubang hitam primordial dalam rentang massa ini cukup melimpah untuk menjelaskan seluruh materi gelap, maka ledakan seperti ini seharusnya terjadi secara teratur. Mereka memperkirakan bahwa jika hipotesis ini benar, maka proyek KM3NeT seharusnya dapat mendeteksi neutrino berenergi tinggi lainnya dalam beberapa tahun ke depan.
Jika deteksi semacam itu benar-benar terjadi, kita mungkin harus mengubah cara kita memahami materi gelap, neutrino berenergi tinggi, dan bahkan fisika awal alam semesta. (Live Science/Z-2)
