Bagaimana jika Matahari menjadi lubang hitam?

Matahari dimampatkan menjadi lubang hitam selebar 6 km: planet-planet tetap di orbitnya, tetapi cahaya dan panasnya hilang

Sebuah pengandaian: fisika mengizinkannya di atas kertas, tetapi belum ada yang pernah melihatnya. Semuanya mengikuti teori saat ini.

Tonton dalam 3D

Langkah demi langkah

Tarikan yang sama

Pada 1687 Newton menunjukkan bahwa di luar benda bulat, tarikannya sama seperti jika seluruh massanya berada di pusat: teorema kulit. Gravitasi Einstein sepakat, lewat teorema Birkhoff tahun 1923: di luar massa yang bulat, bentuk ruang tetap sama apa pun yang dilakukan massa di dalamnya. Jadi lubang hitam bermassa satu Matahari akan menarik Bumi persis seperti Matahari sekarang.

Hanya dua hal yang berubah: tidak ada lagi sinar Matahari, dan tidak ada lagi panas Matahari. Sisa kisah ini adalah apa artinya, dihitung dengan angka-angka hasil pengukuran. Hal seperti ini belum pernah terjadi, dan tidak mungkin terjadi pada Matahari kita.

Bagaimana itu bisa dibuat

Alam tidak bisa melakukan ini pada Matahari. Lubang hitam lahir saat bintang yang lebih berat dari sekitar 20 Matahari kehabisan bahan bakar dan intinya runtuh ke dalam dirinya sendiri. Sisanya harus lebih berat dari sekitar 2,3 Matahari; kalau tidak, ia berhenti sebagai bintang neutron: yang terberat yang diketahui, PSR J0952−0607, bermassa 2,35 Matahari (Romani dan kawan-kawan, 2022).

Jadi ini sebuah eksperimen pikiran: Matahari begitu saja ditukar dengan lubang hitam bermassa sama. Memampatkannya sungguhan akan melepaskan energi ratusan kali lebih besar daripada yang dipancarkan Matahari sepanjang hidupnya; hal itu diabaikan di sini. Gambar menunjukkan penyusutannya dengan skala geser.

Delapan menit sinar Matahari

Apakah Bumi akan merasakan perubahan tarikan lebih cepat? Perubahan gravitasi juga merambat dengan kecepatan cahaya: pada 2017, gelombang gravitasi dari tabrakan bintang neutron GW170817 tiba dalam selisih dua detik dari cahayanya, setelah 130 juta tahun dalam perjalanan. Namun di sini tidak ada perubahan untuk dikirim: lubang itu menarik persis seperti Matahari.

Bulan dan planet-planet bersinar hanya karena cahaya Matahari, jadi mereka juga akan padam, masing-masing saat cahaya pantulan terakhirnya sampai kepada kita: Bulan dalam tiga detik setelah Matahari, Jupiter lebih dari satu jam kemudian, dan Neptunus sekitar 8 jam kemudian.

Langit hitam

Tanpa sinar Matahari untuk dihamburkan, udara tak lagi berpendar biru, sehingga langit siang sehitam langit malam. Bulan akan lenyap, terlihat hanya di tempat ia menutupi bintang. Lubang itu terlalu kecil untuk tampak di gambar, jadi tempatnya ditandai.

Dingin

Seberapa cepat suhu itu dicapai dihitung dengan model sederhana: batuan yang membawa panas naik dari bawah, dan udara di atasnya yang melepaskan panas ke angkasa. Efek rumah kaca melemah saat dingin membekukan uap air, lalu karbon dioksida, keluar dari udara. Angin yang membawa kehangatan dari laut, yang awalnya akan memperlambat pendinginan daratan, diabaikan.

Laut membeku

Jadi laut tidak akan membeku seluruhnya dalam setahun atau seabad: di bawah tutup es, air cair akan bertahan puluhan ribu tahun. Suhu dan tebal es berasal dari model ini, dan model yang lebih lengkap bisa memberi angka yang agak berbeda.

Kehidupan dalam gelap

Kehidupan di permukaan, yang bergantung pada makanan yang dibuat tumbuhan dari sinar Matahari, akan punah dalam beberapa bulan. Tetapi sebagian kehidupan tak pernah membutuhkan Matahari: ia makan bahan kimia dari batuan, di dasar laut dan jauh di bawah tanah.

Pada 1977 kapal selam Alvin menemukan mata air panas di dasar Pasifik dekat Kepulauan Galápagos, penuh cacing tabung raksasa, kerang, dan kepiting. Mereka hidup dari mikroba yang mendapat energi dari hidrogen sulfida dalam air yang naik dari batuan, bukan dari cahaya.

Banyak mikroba itu, dan hewan-hewannya, tetap menghirup oksigen yang dibuat tumbuhan dengan sinar Matahari dan terlarut di laut. Tanpa Matahari tak ada lagi oksigen baru, sehingga hewan-hewan besar di mata air itu akan punah saat oksigen menipis. Mikroba yang tak butuh oksigen akan terus hidup.

Lebih dalam lagi, pada 2008 bakteri Desulforudis audaxviator ditemukan hidup sendirian 2,8 km di bawah tanah di sebuah tambang emas Afrika Selatan, makan dari air yang dipecah oleh radioaktivitas batuan (Chivian dan kawan-kawan). Kehidupan seperti itu bisa bertahan dalam gelap selama jutaan tahun.

Dari dekat

Lubang hitam yang dipotret Event Horizon Telescope, M87* pada 2019 dan Sagittarius A* pada 2022, menampakkan cincin cahaya karena gas jatuh ke dalamnya dan menjadi panas. Di sekitar lubang Matahari, ruang hampir kosong, jadi ia tidak akan berpendar: ia hanya terlihat dari cara ia membelokkan langit.

Pembelokan cahaya bintang di gambar mengikuti relativitas umum, sinar demi sinar. Bintang-bintangnya sendiri digambar, dan langit dibuat lebih terang daripada aslinya, seolah dilihat mata yang sudah lama terbiasa gelap.

Ditarik memanjang

Lebih dekat lagi, ia akan menarik tubuh menjadi untaian panjang dan tipis, yang oleh astronom disebut spagetifikasi, jauh sebelum mencapai cakrawala. Di tempat permukaan Matahari dulu berada, 696.000 km jauhnya, regangannya kurang dari sepersejuta gravitasi Bumi: pasang surut bergantung pada seberapa dekat Anda, bukan pada seberapa kecil lubangnya.

Lubang besar lebih lembut di tepinya. Di cakrawala Sagittarius A*, yang empat juta kali lebih berat, regangan pada tubuh jauh lebih kecil dari gravitasi Bumi, dan Anda bisa melintasinya tanpa merasakan apa-apa. Cincin di gambar menandai tempat regangan sama dengan satu dan sepuluh kali gravitasi Bumi.

Apa yang sebenarnya akan terjadi

Sebuah bintang menjadi lubang hitam hanya jika lahir dengan massa lebih dari sekitar 20 kali Matahari. Matahari justru akan kehabisan hidrogen di intinya, mengembang hingga sekitar 200 kali lebarnya, dan melepaskan lapisan luarnya. Intinya yang panas akan tersisa sebagai katai putih, kira-kira sebesar Bumi, yang perlahan mendingin selama triliunan tahun.

Bumi akan tetap mengelilinginya, jika tidak lebih dulu ditelan raksasa merah, dan langit malam akan berisi bintang putih kecil yang meredup sebagai ganti Matahari. Simulasi Kematian Matahari, di Fenomena, menunjukkan bagaimana Matahari sebenarnya akan berakhir.

Lubang hitam terdekat yang diketahui, Gaia BH1, berjarak 1.560 tahun cahaya (El-Badry dan kawan-kawan, 2023). Ia sepuluh kali lebih berat daripada Matahari, dan sebuah bintang mirip Matahari mengitarinya, seperti Bumi akan mengitari Matahari yang menjadi lubang hitam.