Massa minimal untuk menciptakan lubang hitam
Massa minimal yang dibutuhkan untuk menciptakan sebuah lubang hitam dikenal sebagai **batas Chandrasekhar** (untuk bintang yang tidak mendukung pembentukan neutron star atau white dwarf) dan **batas Tolman–Oppenheimer–Volkoff** (untuk bintang neutron). Mari kita jelaskan lebih rinci:
### **1. Batas Chandrasekhar:**
- **Nilai:** Batas ini adalah sekitar 1.4 kali massa Matahari (\( M_{\odot} \)). Jika inti bintang memiliki massa lebih besar dari batas ini setelah kehilangan sebagian besar massanya melalui supernova, gravitasi akan melebihi tekanan degenerasi elektron yang menahan bintang dari keruntuhan. Akibatnya, bintang dapat mengalami keruntuhan gravitasi yang lebih lanjut.
- **Asal:** Batas ini diambil dari teori fisikawan Subrahmanyan Chandrasekhar, yang pada tahun 1930-an menunjukkan bahwa ada batas maksimum pada massa white dwarf (bintang yang tersusun dari materi terdegenerasi dengan elektron yang mendukung tekanan degenerasi).
### **2. Batas Tolman–Oppenheimer–Volkoff (TOV):**
- **Nilai:** Batas ini adalah sekitar 2–3 kali massa Matahari. Jika inti bintang yang tersisa setelah supernova memiliki massa lebih besar dari batas ini, maka tekanan degenerasi neutron tidak cukup untuk menahan gravitasi. Ini menyebabkan inti bintang runtuh lebih lanjut menjadi lubang hitam.
- **Asal:** Batas ini berasal dari kalkulasi oleh Richard Tolman, J. Robert Oppenheimer, dan George Volkoff yang menentukan massa maksimum bintang neutron sebelum ia mengalami keruntuhan gravitasi menjadi lubang hitam.
### **3. Proses Pembentukan Lubang Hitam:**
Lubang hitam terbentuk ketika massa inti bintang yang tersisa setelah ledakan supernova lebih besar dari batas TOV. Prosesnya melibatkan:
- **Supernova:** Setelah bintang kehabisan bahan bakar untuk melakukan fusi nuklir, intinya akan mengalami keruntuhan gravitasi. Pada bintang masif, ini menyebabkan ledakan supernova, yang melepaskan sebagian besar materi bintang ke ruang angkasa.
- **Keruntuhan Inti:** Jika massa inti yang tersisa cukup besar (melebihi batas TOV), tidak ada mekanisme yang dapat menghentikan keruntuhannya. Ini mengarah pada pembentukan singularitas di mana semua massa terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil, dikelilingi oleh cakrawala peristiwa (event horizon).
### **4. Cara Menghitung Massa Minimal untuk Lubang Hitam:**
Massa minimal dapat dihitung menggunakan rumus batas TOV untuk bintang neutron. Secara kasar, ini bisa diperkirakan dari:
\[
M_{\text{max}} \approx \frac{c^2}{G} \times \text{radius neutron star}
\]
Namun, perhitungan detail membutuhkan pendekatan numerik yang memperhitungkan tekanan degenerasi neutron dan energi fusi. Beberapa hal yang dipertimbangkan:
- **Persamaan keadaan materi neutron** yang menjelaskan hubungan antara tekanan dan densitas dalam bintang neutron.
- **Gravitasi Relativistik** sesuai dengan teori relativitas umum.
Hasil dari perhitungan ini memberikan batas sekitar 2–3 kali massa Matahari, di mana bintang neutron akan runtuh menjadi lubang hitam.
### **Kesimpulan:**
Massa minimal yang dibutuhkan untuk membentuk sebuah lubang hitam tergantung pada massa inti bintang yang tersisa setelah supernova. Batas ini biasanya diperkirakan antara 2 hingga 3 kali massa Matahari, di atas mana bintang neutron tidak dapat mempertahankan dirinya dan akan runtuh menjadi lubang hitam. Batas ini ditentukan melalui batas Chandrasekhar untuk white dwarf dan batas TOV untuk bintang neutron.
0 komentar:
Posting Komentar