Horizon peristiwa

Pada relativitas umum, horizon peristiwa adalah perbatasan dalam ruang-waktu, suatu daerah disekitar lubang hitam, yang di dalamnya peristiwa-peristiwa tidak dapat mempengaruhi pengamat yang berada di luar. Cahaya yang dipancarkan dari dalam horizon peristiwa tidak akan pernah bisa mencapai pengamat , dakn apapun yang melewati horizon peristiwa dari sisi pengamat nampak diam ditempat, dengan citranya menjadi lebih bergeser ke arah merah seiring berjalannya waktu.

Tipe horizon yang lebih khusus termasuk horizon yang berkaitan namun berbeda dari horizon peristiwa yaitu horizon absolut dan horizon tampak yang ditemukan di sekitar lubang hitam. Ide lain yang berbeda termasuk horizon Cauchy dan pembunuh; bolafoton dan ergosfer dari solusi Reissner-Nordström; horizon partikel dan horizon kosmologis yang relevan bagi kosmologi; dan horizon dinamis yang penting dalam penelitian lubang hitam saat ini.

Horizon peristiwa sebuah lubang hitam

Contoh horizon peristiwa yang paling umum dikenal didefinisikan disekitar deskripsi relativitas umum tentang lubang hitam, benda langit yang begitu mampat hingga tidak ada materi atau radiasi yang dapat lolos dari medan gravitasinya. Ini kadang dideskripsikan sebagai perbatasan yang didalamnya kecepatan lolos dari lubang hitam lebih besar daripada kecepatan cahaya. Deskripsi alternatif adalah bahwa di dalam horizon ini semua jalur bak-cahaya (jalur-jalur yang dapat dilintasi cahaya), karenanya semua jalur di kerucut cahaya muka dari partikel di dalam lubang hitam, dilengkungkan untuk jatuh lebih jauh ke dalam lubang hitam. Begitu partikel berada di dalam horizon tersebut, bergerak ke dalam lubang tersebut tidak bisa dihindari seperti halnya bergerak maju dalam waktu (dan sebenarnya dapat dipikirkan sebagai sepadan dengan melakukanna, tergantung pada sistem koordinat ruang-waktu yang digunakan.

Permukaan pada jari-jari Schwarzschild bertindak sebagai horizon peristiwa pada benda tidak berotasi yang pas dalam jari-jari ini. (Sebuah lubang hitam yang berotasi bekerja agak berbeda.) Jari-jari Schwarzschild suatu objek sebanding dengan massa. Untuk massa matahari sekitar 3 km, dan untuk bumi sekitar 9 mm. Untuk lubang hitam yang terbentuk dari runtuhnya sebuah bintang (yang massanya diatas batas Chandrasekhar) batas bawahnya sekitar 4 km.

Horizon peristiwa dari lubang hitam patut diperhatikan terutama untuk tiga alasan. Pertama, ada banyak contoh yang cukup dekat untuk dipelajari. Kedua, lubang hitam cenderung menarik ke dalam materi dari lingkungannya, yang memberi contoh dimana materi yang hampir melalui suatu horizon peristiwa diharapkan dapat diamati. Ketiga, deskripsi lubang hitam yang diberikan oleh relativitas umum diketahui sebagai perkiraan, dan diharapkan bahwa efek gravitasi kuantum menjadi berarti di daerah dekat horizon peristiwa. Ini memungkinkan pengamatan materi di sekitar horizon peristiwa lubang hitam digunakan untuk secara tidak langsung mempelajari relativitas umum dan mengusulkan pengembangan padanya

Definisi "horizon peristiwa" oleh Hawking & Ellis,^[1] Misner, Thorne & Wheeler,^[2] and Wald^[3] berbeda dengan yang ada disini. Definisi mereka mengesampingkan horizon kosmologis dan horizon partikel yang diberikan di bawah (begitu juga horizon tampak). Namun demikian, penggunaan modern telah membawa gagasan itu dibawah payung istilah "event horizon". (Lihat, contohnya,^[4].) Untuk membuat perbedaaan ini lebih jelas, beberapa pengarang merujuk pada ide yang lebih khusus dari horizon sebagai "horizon absolut". Dalam konteks lubang hitam, horizon peristiwa hampir selalu merujuk pada horizon absolut, sebagai berbeda dari horizon tampak.

Horizon peristiwa dari alam semesta teramati

Horizon partikel dari alam semesta teramati adalah perbatasan yang merepresentasikan jarak maksimum dimana peristiwa-peristiwa dapat diamati saat ini. Untuk peristiwa-peristiwa di luar jarak itu, cahaya tidak memiliki waktu untuk mencapai tempat kita berada, bahkan jika ia dipancarkan pada waktu alam semesta dimulai. Cara horizon partikel berubah seiring berjalannya waktu tergantung pada sifat berkembangnya alam semesta. Jika mengembangnya alam semesta tersebut memiliki ciri tertentu, ada bagian alam semesta yang tidak pernah dapat diamati, selama apapun pengamat menunggu cahaya datang dari tempat tersebut. Perbatasan dimana waktu sebelumnya peristiwa-peristiwa tidak akan pernah diamati adalah horizon peristiwa, dan ia mewakili jarak terjauh dari horizon partikel.

Kriteria untuk menentukan apakah suatu horizon peristiwa untuk suatu alam semesta ada adalah sebagai berikut . Definisikan satu jarak segerak $d_{E}$ oleh

d_{E}=\int _{t_{0}}^{\infty }{\frac {c}{a(t)}}dt\ .

Pada persamaan ini, a adalah faktor skala, c adalah kecepatan cahaya, dan t₀ adalah umur alam semesta. Jika $d_{E}\rightarrow \infty$ , (yaitu sembarang menunjuk sejauh yang dapat diamati), maka horizon peristiwa tidak ada. Jika $d_{E}\neq \infty$ , suatu horizon ada.

Contoh model-model kosmologis tanpa horizon peristiwa aadalah alam-alam semesta yang didominasi oleh materi atau oleh radiasi. Satu contoh model kosmologis yang ada horizon peristiwanya adalah alam semesta yang didominasi oleh konstanta kosmologis (alam semesta de Sitter).

Horizon peristiwa sebuah partikel yang dipercepat

Diagram ruang-waktu yang menunjukkan suatu partikel yang dipercepat, P, dan suatu peristiwa E yang ada di luar horizon peristiwa partikel tersebut. Kerucut cahaya muka dari peristiwa tersebut tidak pernah berpotongan dengan garis dunia partikel itu.

Jika suatu partikel bergerak dengan kecepatan tetap dalam alam semesta tak mengembang yang bebas dari medan gravitasi, peristiwa apapun yang terjadi dalam alam semesta itu akhirnya akan teramati oleh partikel tersebut, karena kerucut cahaya muka dari peristiwa-peristiwa ini berpotongan dengan garis dunia partikel itu. Di pihak lain, jika partikel tersebut dipercepat, pada beberapa situasi kerucut cahaya dari beberapa peristiwa tidak pernah memotong garis dunia partikel itu. Dalam keadaan ini, horizon peristiwa ada pada kerangka acuan (yang dipercepat) dari partikel tersebut, mewakili perbatasan yang diluarnya peristiwa-peristiwa tidak dapat diamati.

Contohnya, ini terjadi dengan partikel dipercepat secara seragam. Diagram ruang-waktu situasi ini ditunjukkan pada gambar di sebelah kanan. Saat partikel itu mengalami percepatan, ia mendekati, namun tidak pernah mencapai, kecepatan cahanya mengacu pada kerangka acuan asalnya. Pada diagram ruang-waktu, jalurnya adalah hiperbola, yang mendekati secara asimtot suatu garis 45 derajat (jalur dari berkas cahaya). Suatu peristiwa yang tepian kerucut cahayanya merupaakn asimtot ini atau lebih jauh dari asimtot ini tidak akan pernah teramati oleh partikel yang dipercepat itu. Pada kerangka acuan partikel itu, nampaknya merupakan perbatasan di baliknya dari mana tak satu sinyalpun yang dapat lolos (sebuah horizon peristiwa).

Sementara perkiraan dari macam situasi ini dapat terjadi di dunia nyata ^{[butuh rujukan]} (contohnya pada akselerator partikel, suatu horizon peristiwa yang sebenarnya tidak pernah ada, karena partikel itu harus dipercepat secara tak terbatas (memerlukan energi dalam jumlah besar berapapun dan peralatan yang besarnya berapapun).

Rujukan

^ S. W. Hawking and G. F. R. Ellis (1975). The large scale structure of space-time. Cambridge University Press.
^ Thorne, Kip S.; Misner, Charles; Wheeler, John (1973). Gravitation. W. H. Freeman and Company.
^ Wald, Robert M. (1984). General Relativity. Chicago: University of Chicago Press.
^ J. A. Peacock (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press.

Pranala luar

(Inggris) Mengenai event horizon

[1] S. W. Hawking and G. F. R. Ellis (1975). The large scale structure of space-time. Cambridge University Press.

[2] Thorne, Kip S.; Misner, Charles; Wheeler, John (1973). Gravitation. W. H. Freeman and Company.

[3] Wald, Robert M. (1984). General Relativity. Chicago: University of Chicago Press.

[4] J. A. Peacock (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press.

[1]

[2]

[3]

[4]