Lihatlah sebuah foto. Ini menangkap momen. Seketika membeku. Hari pernikahanmu. Matahari terbenam. Gambar tersebut mengasumsikan bahwa setiap foton yang mengenai sensor meninggalkan subjek pada waktu yang sama. Itu adalah kebohongan yang menghibur. Semacam itu.
Kenyataannya lebih berantakan. Bahkan dalam gambar normal, cahaya dari orang di sebelah kiri memulai perjalanannya sepersekian detik lebih awal dibandingkan cahaya dari orang di sebelah kanan. Namun kita mengabaikan hal ini. Kami tidak memikirkannya. Mengapa? Karena kecepatan cahaya sangat cepat. Penundaannya dapat diabaikan. Gambarannya adalah satu “sekarang”.
Lubang hitam merusak logika itu.
Di sana, ruangwaktu begitu terdistorsi sehingga “sekarang” tidak ada sebagai lapisan yang seragam. Satu gambar dari lubang hitam menggabungkan cahaya yang tersisa pada waktu berbeda. Beberapa foton mengambil rute langsung. Yang lain berputar-putar di sekitar jurang entah berapa lama sebelum mengenai detektor Anda. Gambar tersebut merupakan kolase masa lalu dan masa kini. Sebuah kapsul waktu.
Daniel Rojas-Paternina dan Alejandro Cárdenas-Avenado telah memikirkan hal ini. Makalah mereka, segera di Physical Review D, menyelesaikan kekacauan tersebut. Mereka memberi tahu kita kapan perbedaan waktu yang tersembunyi itu penting dan kapan kita bisa mengabaikannya.
“Titik awal yang berguna adalah foto biasa… Namun karena kecepatan cahayanya tinggi, biasanya kami memperlakukan foto sebagai rekaman satu momen.”
Mari kita perjelas. Kami telah mencitrakan dua lubang hitam sejauh ini. M87. Sgr A. Tidak ada gambar yang menunjukkan lubang hitam itu sendiri. Anda melihat bayangan. Sebuah lubang di alam semesta. Di sekelilingnya ada cahaya oranye. Gas super panas. Piringan akresi berputar di luar kendali. Itu cerah. Itu keras. Ia berteriak dari jarak jutaan tahun cahaya
Untuk memodelkannya, fisikawan menggunakan dua pendekatan.
Pertama: model Fast-Light.
Ini memperlakukan gambar lubang hitam seperti foto anjing. Patah. Selesai. Anda berpura-pura setiap foton datang pada saat yang sama. Anda mengambil satu cuplikan gas. Anda membayangkannya. Anda pindah ke yang berikutnya. Ini cepat. Ini murah secara komputasi. Itu malas. Tapi apakah itu salah? Belum tentu. Jika gasnya stabil, maka berfungsi dengan baik.
Lalu: model Cahaya Lambat.
Hal ini menjaga penundaan. Hal ini menjelaskan foton yang mengelilingi cakrawala peristiwa dua kali sementara foton lainnya langsung menuju ke Bumi. Bunyinya: Piksel ini berasal dari hari Selasa. Piksel itu berasal dari hari Kamis. Masalahnya? Ini adalah mimpi buruk bagi komputer. Menghitung peta waktu tunda untuk setiap piksel membutuhkan banyak daya pemrosesan. Satu bingkai gambar memerlukan ribuan cuplikan alur.
Mana yang harus Anda gunakan?
Itu tergantung pada kekacauannya.
Jika gas di sekitar lubang hitam tenang, perkiraan Fast-Light akan berlaku. Pemandangannya tidak banyak berubah sejak foton terakhir pergi. Semuanya sup yang sama. Namun bagaimana jika gasnya berkedip-kedip? Pusaran yang dahsyat? Suar terang meledak dalam hitungan milidetik? Maka perbedaan waktu menjadi penting. Anda membandingkan ketenangan kemarin dengan booming hari ini dalam bingkai yang sama.
Fisika bermuara pada perlombaan.
Dua jam terus berdetak. Yang satu mengukur seberapa cepat gas berubah. Yang lainnya mengukur penyebaran waktu tempuh foton.
Rojas-Paternina dan Cárdenas-Avendo menemukan jalan tengah. Mereka menyebutnya Cahaya Cepat.
Ini tidak sepenuhnya Cepat. Itu tidak sepenuhnya Lambat. Hal ini mempertahankan struktur penundaan waktu yang dominan—lingkaran dan tikungan besar—tetapi memangkas beban komputasi. Ini mendekati keakuratan Slow-Light tanpa memerlukan waktu superkomputer. Sebuah kompromi. Peretasan yang benar-benar berhasil.
Jadi apakah kita perlu menghapus gambar ikonik Event Horizon Telescope?
Tidak.
Kami beruntung dengan sudutnya. M87 dan Sgr A dilihat sedemikian rupa sehingga model Fast-Light cukup dekat. Kesalahan pengaturan waktu disembunyikan oleh geometri.
Ujian sebenarnya akan datang.
Observatorium generasi berikutnya, seperti Black Hole Explorer yang diusulkan, ingin melihat cincin foton. Ini adalah pita cahaya sempit yang dibentuk bukan oleh gas, namun oleh ruangwaktu itu sendiri. Foton mengorbit lubang sebelum keluar.
Di sini, waktu adalah segalanya. Cincin itu terbuat dari hantu. Cahaya dipancarkan pada saat berbeda, mengambil jalur berbeda. Film tentang lubang hitam bukan sekadar video. Ini aneh. Setiap bingkai memadukan sejarah.
“Film lubang hitam lebih aneh daripada film biasa.”
Event Horizon Telescope sedang mencoba membuat film itu sekarang. Kita masih kabur. Masih kasar. Namun kita semakin dekat untuk melihat putaran mesin dibandingkan sebelumnya.
Saat bingkai akhirnya sejajar, kita tidak hanya akan melihat cahaya. Kami akan melihat ke belakang. Bukan hanya melalui luar angkasa. Namun seiring berjalannya waktu.
Makalah ini tertunda di Tinjauan Fisik D. Anda dapat membaca pracetak di arXiv jika Anda mau.
