Lihat sumber Singularitas gravitasional

'''Singularitas gravitasi''', '''singularitas ruang waktu''' atau '''singularitas''' adalah lokasi di [[ruang waktu]] di mana bidang [[gravitasi]] benda langit diprediksi akan menjadi [[tak hingga]] oleh [[relativitas umum]] dengan cara yang tidak bergantung pada [[sistem koordinat]]. Kuantitas yang digunakan untuk mengukur kekuatan medan gravitasi adalah [[kelengkungan invarian (relativitas umum)|invarian skalar]] [[kelengkungan manifold Riemannian|kelengkungan]] ruangwaktu, yang mencakup ukuran kerapatan materi. Karena jumlah seperti itu menjadi tak terbatas dalam singularitas, hukum ruangwaktu normal yang ada tidak bisa digunakan.<ref>[http://www.physicsoftheuniverse.com/topics_blackholes_singularities.html Blackholes and Wormholes].</ref><ref>Claes Uggla. [http://www.einstein-online.info/spotlights/singularities Spacetime Singularities]. ''Einstein Online''. 2006. Vol. 2.</ref>

Singularitas gravitasi dipertimbangkan di dalam [[relativitas umum]], di mana [[kepadatan]] tampak menjadi tak terbatas di pusat [[lubang hitam]], dan di dalam [[astrofisika]] dan [[kosmologi]] sebagai [[Singularitas awal|keadaan paling awal dari alam semesta]] selama [[Big Bang]]. Fisikawan tidak yakin apakah prediksi singularitas berarti bahwa mereka benar-benar ada (atau ada pada awal Big Bang), atau bahwa pengetahuan saat ini tidak cukup untuk menggambarkan apa yang terjadi pada kepadatan ekstrem seperti itu.

Relativitas umum memprediksi bahwa objek apa pun yang tersedot di luar titik tertentu (untuk [[bintang|bintang-bintang]] ini adalah [[jari-jari Schwarzschild]]) akan membentuk lubang hitam, di dalamnya singularitas (ditutupi oleh horizon peristiwa) akan terbentuk.<ref>Erik Curiel. [http://plato.stanford.edu/entries/spacetime-singularities/ Singularities and Black Holes]. ''Stanford Encyclopedia of Philosophy''. Center for the Study of Language and Information, Stanford University.</ref> [[Teorema singularitas Penrose-Hawking]] mendefinisikan singularitas milik [[Geodesik (relativitas umum)|geodesik]] tidak dapat diperpanjang dalam cara [[Fungsi halus|halus]].<ref>Emmanuel Moulay. [http://www.fqxi.org/data/essay-contest-files/Moulay_Photon_2.pdf The universe and photons]. FQXi Foundational Questions Institute.</ref> Akhir geodesik semacam itu dianggap singularitas.

Keadaan awal [[alam semesta]], pada awal [[Ledakan Besar]], juga diprediksi oleh teori-teori modern sebagai singularitas.<ref>Wald, p.99</ref> Dalam hal ini alam semesta tidak runtuh ke dalam lubang hitam, karena perhitungan yang diketahui saat ini dan batas kerapatan untuk keruntuhan gravitasi biasanya didasarkan pada objek dengan ukuran yang relatif konstan, seperti bintang, dan tidak selalu berlaku di cara yang sama untuk [[metrik ekspansi ruang|ruang yang berkembang pesat]] seperti Big Bang. Baik [[relativitas umum]] maupun [[mekanika kuantum]] saat ini dapat menggambarkan [[zaman Planck|momen paling awal dari Big Bang]],<ref>Stephen Hawking. [http://www.hawking.org.uk/the-beginning-of-time.html The Beginning of Time]. ''Stephen Hawking: The Official Website''. Cambridge University.</ref> tetapi secara umum, mekanika kuantum tidak memungkinkan partikel untuk menghuni ruang yang lebih kecil dari [[Panjang gelombang Compton|panjang gelombang]] mereka.<ref>Ernest Zebrowski. [https://books.google.com/books?id=2twRfiUwkxYC A History of the Circle: Mathematical Reasoning and the Physical Universe]. Rutgers University Press. 2000. hlm. 180. ISBN 978-0813528984.</ref>

== Interpretasi ==
Banyak teori dalam fisika memiliki [[singularitas matematika]] dari satu jenis atau lainnya. Persamaan untuk teori-teori fisik ini meramalkan bahwa bola massa dari jumlah tertentu menjadi tak terbatas atau bertambah tanpa batas. Ini umumnya merupakan tanda untuk bagian yang hilang dalam teori, seperti dalam [[bencana ultraviolet]], [[renormalisasi|re-normalisasi]], dan ketidakstabilan atom hidrogen yang diprediksi oleh [[rumus Larmor]].

Beberapa teori, seperti teori [[gravitasi kuantum simpal]], menyatakan bahwa singularitas mungkin tidak ada.<ref>Rodolfo Gambini. ''Quantum black holes in Loop Quantum Gravity''. ''Classical and Quantum Gravity''. 2013. Vol. 31 (9). hlm. 095009. doi:10.1088/0264-9381/31/9/095009.</ref>
Ini juga berlaku untuk teori-teori medan klasik terpadu seperti [[persamaan Einstein-Maxwell-Dirac]]. Idenya dapat dinyatakan dalam bentuk efek [[gravitasi kuantum]], ada jarak minimum di luar gaya gravitasi yang tidak terus meningkat sebagai jarak antara massa yang menjadi lebih pendek, atau sebagai alternatif gelombang partikel yang menembus efek pelindung gravitasi yang akan terasa dikejauhan.

== Tipe ==
Ada berbagai jenis singularitas, masing-masing dengan fitur fisik yang berbeda yang memiliki karakteristik yang relevan dengan teori darimana mereka awalnya muncul, seperti bentuk yang berbeda dari singularitas, ''mengerucut dan melengkung''. Mereka juga telah dihipotesiskan untuk terjadi tanpa horizon peristiwa, struktur yang menggambarkan satu bagian ruangwaktu dari yang lain di mana peristiwa tidak dapat memengaruhi saat melewati horizon; ini disebut ''terbuka''.

=== Mengerucut ===
Singularitas kerucut terjadi ketika ada titik di mana batas setiap [[Invarian Difeomorfisme]] memiliki kuantitas terbatas, dalam hal ini ruangwaktu tidak mulus pada batas titik itu sendiri. Dengan demikian, ruangwaktu tampak seperti [[kerucut]] di sekitar titik ini, di mana singularitas terletak di ujung kerucut. Metrik dapat terbatas di manapun ketika [[sistem koordinat]] digunakan.

Contoh singularitas berbentuk kerucut adalah [[dawai kosmik]] dan [[lubang hitam Schwarzschild|Schwarzschild]].<ref>Edmund J Copeland. ''Cosmic F- and D-strings''. ''Journal of High Energy Physics''. 2004. Vol. 2004 (6). hlm. 013. doi:10.1088/1126-6708/2004/06/013.</ref>

=== Melengkung ===
Solusi untuk persamaan [[relativitas umum]] atau teori [[gravitasi]] lain (seperti [[gravitasi super]]) sering menghasilkan titik temu di mana [[Metrik (matematika)|metrik]] meledak menjadi tak hingga. Namun, banyak dari titik-titik ini sepenuhnya [[Fungsi halus|reguler]], dan infinitas hanyalah hasil dari [[Koordinat singularitas|penggunaan sistem koordinat yang tidak sesuai pada titik ini]]. Untuk menguji apakah ada singularitas pada titik tertentu, seseorang harus memeriksa apakah jumlah pada titik ini [[invarian Difeomorfisme|invarian difeomorfisme]] (misalnya [[Skalar (fisika)|skalar]]) menjadi tidak terbatas. Kuantitas seperti itu sama di setiap sistem koordinat, jadi infinitas ini tidak akan ''hilang'' dengan perubahan koordinat.

Contohnya adalah solusi [[Schwarzschild]] yang menjelaskan lubang hitam [[muatan listrik|kosong]] yang tidak berputar., bagian dari metrik menjadi tak terbatas di [[horizon peristiwa]]. Namun, ruangwaktu di horizon peristiwa adalah [[Fungsi halus|reguler]]. Keteraturan menjadi jelas ketika mengubah ke sistem koordinat lain (seperti [[Koordinat Kruskal]]), di mana metrik [[Fungsi halus|halusnya]] sempurna. Disisi lain, di tengah lubang hitam, di mana metrik menjadi tak terbatas juga, solusi menyarankan singularitas ada. Keberadaan singularitas dapat dibuktikan dengan mencatat [[Skalar Kretschmann]], menjadi kuadrat dari [[tensor Riemann]] yaitu.<math>R_{\mu\nu\rho\sigma}R^{\mu\nu\rho\sigma}</math>, difeomorfisme yang berbeda-beda menjadi tidak terbatas.

Sementara dalam lubang hitam yang tidak berputar, singularitas terjadi pada satu titik dalam koordinat model, yang disebut "titik singularitas", dalam lubang hitam yang berputar, juga dikenal sebagai [[lubang hitam Kerr]], singularitas terjadi pada cincin (garis melingkar), dikenal sebagai "[[Cincin singularitas]]". Singularitas semacam itu juga secara teoretis dapat menjadi [[lubang cacing]].<ref>Jika singularitas berputar diberi muatan listrik yang seragam, maka akan terjadi gaya tolak menolak, menyebabkan cincin singularitas terbentuk. Efeknya mungkin adalah lubang cacing yang stabil, tusukan ''non-point-like'' dalam ruangwaktu yang mungkin terhubung ke cincin singularitas kedua di ujung lainnya. Meskipun lubang cacing seperti itu sering disarankan sebagai rute untuk perjalanan yang lebih cepat dari cahaya, saran semacam itu mengabaikan masalah untuk melarikan diri dari lubang hitam di ujung yang lain, atau bahkan bertahan dari gaya pasang yang sangat besar di bagian dalam lubang cacing yang sangat dalam.</ref>

Secara umum, ruangwaktu dianggap singular jika [[Geodesik (relativitas umum)#Kelengkapan dan singularitas Geodesi|tidak lengkap]], yang berarti bahwa ada partikel yang jatuh bebas gerakannya tidak dapat ditentukan di luar waktu yang terbatas, setelah titik mencapai singularitas. Misalnya, setiap pengamat di dalam [[horizon peristiwa]] dari lubang hitam yang tidak berputar akan jatuh ke tengahnya dalam periode waktu yang terbatas. Versi klasik model [[Big Bang]] [[kosmologi fisik|kosmologis]] dari [[alam semesta]] yang berisi singularitas kausal pada [[waktu]] awal (''t'' = 0), di mana semua geodesik seperti waktu tidak memiliki ekstensi ke masa lalu. Ekstrapolasi mundur ke hipotetis waktu 0 yang menghasilkan alam semesta dengan semua dimensi spasial berukuran nol, kepadatan tak terbatas, suhu tak terbatas, dan kelengkungan ruangwaktu tak terbatas.

=== Singularitas terbuka ===
Sampai awal 1990-an, secara luas diyakini bahwa [[relativitas umum]] menyembunyikan setiap singularitas di belakang [[horizon peristiwa]], membuat singularitas terbuka menjadi mustahil. Ini disebut sebagai [[hipotesis sensor kosmik]]. Namun, pada tahun 1991, fisikawan Stuart Shapiro dan [[Saul Teukolsky]] melakukan simulasi komputer dari bagian debu yang berputar yang menunjukkan bahwa relativitas umum memungkinkan singularitas "terbuka". Seperti apa sebenarnya benda-benda ini dalam model tersebut tidak diketahui. Juga tidak diketahui apakah singularitas akan tetap muncul jika asumsi penyederhanaan yang digunakan untuk membuat simulasi dihapus. Namun, dihipotesiskan bahwa cahaya yang memasuki singularitas juga akan menghentikan geodesiknya, sehingga [[singularitas terbuka]] terlihat seperti lubang hitam.<ref>M. Bojowald. [http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2008-4/ Loop Quantum Cosmology]. ''Living Reviews in Relativity''. 2008. Vol. 11 (4). doi:10.12942/lrr-2008-4.</ref><ref>R. Goswami. ''Spherical gravitational collapse in N-dimensions''. ''Physical Review D''. 2008. Vol. 76 (8). hlm. 084026. doi:10.1103/PhysRevD.76.084026.</ref><ref>R. Goswami. ''Quantum evaporation of a naked singularity''. ''Physical Review Letters''. 2006. Vol. 96 (3). hlm. 031302. doi:10.1103/PhysRevLett.96.031302.</ref>

Horison peristiwa yang menghilang ada di&nbsp;[[Metrik Kerr]], yang merupakan lubang hitam berputar dalam ruang hampa udara, jika&nbsp;[[momentum angular]]&nbsp;(<math>J</math>) cukup tinggi. Mengubah metrik Kerr ke&nbsp;[[Koordinat Boyer–Lindquist]], itu dapat ditampilkan <ref>Hobson, et al., ''General Relativity an Introduction for Physicists'', Cambridge University Press 2007, p. 300-305</ref>&nbsp; bahwa&nbsp; &nbsp; mengoordinasikan (yang bukan radius) dari horizon peristiwa adalah,<math>r_{\pm}= \mu \pm (\mu^{2}-a^{2})^{1/2}</math>, di mana&nbsp;<math>\mu = G M / c^{2}</math>, dan&nbsp;<math>a=J/M c</math>. Dalam hal ini, "horizon peristiwa menghilang" berarti ketika solusi kompleks untuk&nbsp;<math>r_{\pm}</math>, atau&nbsp;<math>\mu^{2} < a^{2}</math>. Namun, ini sesuai dengan kasus di mana<math>J</math> melampaui <math>GM^{2}/c</math> (atau dalam [[satuan Planck]], <math>J > M^{2}</math>), yaitu melebihi apa yang biasanya dipandang sebagai batas atas dari nilai-nilai yang mungkin secara fisik.

Demikian pula, horizon peristiwa yang hilang juga dapat dilihat&nbsp;[[Metrik Reissner–Nordström|Reissner–Nordström]]&nbsp; geometri dari lubang hitam yang terisi jika muatan&nbsp;(<math>Q</math>) cukup tinggi. Dalam metrik ini, itu dapat ditampilkan<ref>Hobson, et al., ''General Relativity an Introduction for Physicists'', Cambridge University Press 2007, p. 320-325</ref>&nbsp;bahwa singularitas terjadi pada<math>r_{\pm}= \mu \pm (\mu^{2}-q^{2})^{1/2}</math>, di mana&nbsp;<math>\mu = G M / c^{2}</math>, dan&nbsp;<math>q^{2} = G Q^{2}/(4 \pi \epsilon_{0} c^{4})</math>. Dari tiga kemungkinan kasus untuk nilai relatif dari&nbsp;<math>\mu</math> dan&nbsp;<math>q</math>, kasus di mana&nbsp;<math>\mu^{2} < q^{2}</math>&nbsp;menyebabkan keduanya&nbsp;<math>r_{\pm}</math> menjadi kompleks. Ini berarti metrik teratur untuk semua nilai positif dari&nbsp;<math>r</math>, atau dengan kata lain, singularitas tidak memiliki horizon peristiwa. Namun, ini sesuai dengan kasus di mana<math>Q/\sqrt{4 \pi \epsilon_0}</math> melebihi <math>M\sqrt{G}</math> (atau dalam satuan Planck, <math>Q > M</math>), yaitu melebihi apa yang biasanya dipandang sebagai batas atas dari nilai-nilai yang mungkin secara fisik. Lubang hitam astrofisika yang sebenarnya juga tidak diharapkan memiliki muatan yang cukup besar.

== Lihat pula ==
* Singularitas 0 dimensi: [[monopole magnetik]]
* Singularitas 1 dimensi: [[dawai kosmik]]
* Singularitas 2 dimensi: [[Dinding domain (teori string)|dinding domain]]
* [[Fuzzball (teori dawai)]]
* [[Teorema singularitas Penrose-Hawking]]
* [[Lubang putih]]

== Catatan ==
== Bacaan Lanjutan ==
* ''[[The Elegant Universe]]'' oleh [[Brian Greene]]. Buku ini memberikan pengantar [[awam]] pada teori dawai, meskipun beberapa pandangan yang diungkapkan sudah menjadi usang. Penggunaan istilah umum dan pemberian contoh di seluruh teks membantu orang awam memahami dasar-dasar teori dawai.

== Referensi ==
<references />

== Sumber dan atribusi ==

Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Singularitas+gravitasional&oldid=29390313 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29390313 (2026-06-26T21:39:42Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.

<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->