Pada tahun 1975, Hawking mengerjakan teori tentang lubang hitam, yang pada saat itu keberadaan objek ini masih belum bisa dipastikan dan ditetapkan oleh para astronom. Untuk mendapatkan hiburan akan keberadaan lubang hitam, Hawking bertaruh dengan seorang rekannya bernama Kip Thorne; seorang astrofisikawan dari California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena Amerika Serikat. Taruhannya adalah, jika lubang hitam terbukti ada, maka Hawking harus memberi Thorne langganan satu tahun majalah Penthouse. Sebaliknya, jika lubang hitam ditemukan tidak ada maka Thorne harus memberi Hawking empat tahun Private Eye. Rasio empat tahun banding satu tahun ini diturunkan dari perkiraan pada saat itu tentang peluang 80 persen (peluang 80 persen banding 20 persen, atau empat banding satu) bahwa bintang Cygnus X-1 akan berubah menjadi lubang hitam. Akhirnya, keberadaan lubang hitam menjadi tak terbantahkan, dan Hawking dengan senang hati mengakui taruhannya.
Sejak mengalami masalah pernapasan pada tahun 1985, Hawking mulai berbicara atau berkomunikasi menggunakan alat bicara buatan (synthesizer) yang dioperasikan komputer. Dia menjadi sangat mahir dalam penggunaannya dan dengan bercanda mengeluh bahwa satu-satunya masalah dengan synthesizer adalah aksen Amerikanya alih-alih aksen British. Tiga tahun berselang Hawking menulis buku A Brief History of Time, dengan subjudul From the Big Bang to Black Holes yang ditujukan untuk kalangan masyarakat umum. Buku ini sukses dengan luar biasa, dan dengan mudah memecahkan rekor penjualan. Buku ini memperkenalkan pembaca pada aspek yang sangat intim dari fisika modern. Hawking kemudian menulis buku - buku lain untuk kalangan umum, termasuk Black Holes and Baby Universes and Other Essays (1993), The Universe in a Nutshell (2001), dan On the Shoulders of Giants (2002), God Created the Integers (2005), serta The Grand Design (ditulis bersama Leonard Mlodinow pada tahun 2010).
Hawking telah banyak menerima penghargaan-penghargaan bergengsi. Salah satu penghargaan bergengsi yang pernah ia terima adalah saat ia dan Roger Penrose berbagi hadiah Wolf Prize pada tahun 1988 "untuk pengembangan brilian mereka dari teori relativitas umum Einstein, di mana mereka telah menunjukkan perlunya singularitas kosmologi dan telah menjelaskan fisika dari lubang hitam. Dalam karya ini mereka telah sangat memperluas pemahaman manusia tentang asal usul dan kemungkinan nasib alam semesta".
Penghargaan bergengsi lainnya adalah Breakthrough Prize in Fundamental Physics pada tahun 2012. Ini adalah salah satu penghargaan (award) terbaru dengan hadiah dalam jumlah besar, yang gengsinya bisa mendekati hadiah Nobel. Penghargaan lainnya termasuk Albert Einstein Medal (1979), Order of the British Empire (1982), Dirac Medal (1987) serta BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2015), dan masih banyak lagi. Pada tahun 1974, ketika dia berusia 32 tahun, Royal Society memilih Hawking sebagai salah satu anggota termudanya.
Sebagai fisikawan teoritis, bidang penelitian utama dari Hawking adalah teori relativitas umum, kosmologi, dan gravitasi kuantum. Sebagian besar karya Hawking yang paling awal dilakukan dengan bekerja bersama Roger Penrose. Dia menyelidiki relativitas umum berkaitan dengan terjadinya singularitas. Catatan: sebuah singularitas adalah situasi di mana matematika yang digunakan untuk menggambarkan fisika memberikan nilai tak terbatas untuk satu atau kuantitas fisik. Fisikawan menganggap ini sebagai "bendera merah", yang menunjukkan bahwa teori di balik matematika ini telah melampaui batas validitasnya.
Hawking menyelidiki kondisi, yang mana menurut relativitas umum singularitas harus berkembang di alam semesta. Salah satu akibatnya adalah bahwa asal usul alam semesta harus tunggal. Fisikawan umumnya memahami ini sebagai indikasi bahwa fisika klasik, setidaknya dalam bentuk teori relativitas umum, tidak dapat menangani asal usul alam semesta, dan bahwa fisika kuantum harus ikut dalam permainan. Hawking kemudian memusatkan perhatiannya pada lubang hitam. Relativitas umum Einstein memungkinkan keberadaan objek seperti ini, yang bobotnya begitu padat dan kompak sehingga tidak ada apa pun, bahkan cahaya, yang dapat melepaskan diri darinya, karena gravitasi yang sangat besar. Hawking menerapkan konsep mekanika kuantum dan termodinamika pada lubang hitam dan menemukan bahwa suhu lubang hitam berbanding terbalik dengan massanya.
Sebuah lubang hitam sama sekali tidak hitam, karena memancarkan radiasi mirip dengan benda hitam pada suhu yang sama. Karena ditemukan oleh Hawking, maka radiasi ini disebut radiasi Hawking. Untuk benda hitam dan lubang hitam, laju radiasi, serta besar energi yang dipancarkannya sebanding dengan pangkat empat suhunya. Saat lubang hitam memancarkan energinya maka massanya akan berkurang (didasarkan pada hubungan kesetaraan massa-energi Einstein), dan suhunya akan meningkat (menurut Hawking).Â
Jadi, lubang hitam yang merupakan produk akhir dari evolusi bintang yang cukup masif dan lubang hitam raksasa di pusat sebagian besar galaksi memiliki suhu yang rendah, meradiasikan energi dengan perlahan, dan berumur panjang. Mereka menunda kematian mereka dengan menelan materi dan meningkatkan massa mereka, sehingga menurunkan suhu mereka dan mengurangi tingkat radiasi mereka. Di sisi lain, lubang hitam bermassa rendah yang disebut lubang hitam mini, yang mungkin diproduksi setelah big bang, seharusnya semuanya telah menguap sekarang.
Penyelidikan Hawking yang bermanfaat berkisar pada relativitas umum , kosmologi klasik, kosmologi kuantum, struktur alam semesta, belitan kuantum, sifat ruang dan waktu, radiasi gravitasi, lubang cacing, dan masih banyak lagi. Banyak yang memandang Hawking sebagai penerus Einstein yang melanjutkan jalan yang dirintis Einstein. Keduanya menjadi dua ilmuwan yang paling dikenal masyarakat umum.
Referensi:
Rosen, Joe and Gothard, L.Q., Encyclopedia Of Physical Science. New York, Facts On File, 2010.
