Gelombang Gravitasi Einstein


Gelombang Gravitasi

Bagaimana jadinya jika ada dua lubang hitam yang berukuran supermasif berputar secara spiral dan saling mendekati satu sama lain? Dengan intensitas sebesar itu pasti akan menimbulkan benturan dahsyat, dan tentunya menimbulkan riak dalam ruang waktu—terkenal dengan istilah teori relativitas umum Einstein. Seratus tahun telah berlalu sejak Einstein pertama kali mencetuskan hasil penelitiannya tentang gelombang gravitasi, tapi secara langsung, gelombang tersebut masih belum terdeteksi jelas.

Para astronom di Australia telah menghabiskan satu dekade terakhir melakukan penelitian ketika gelombang gravitasi dilepaskan oleh sejumlah lubang hitam supermasif bergerak mengelilingi satu sama lain. Mereka menggunakan teleskop radio Parkes di New South Wales. Tapi sampai bulan September, mereka tidak dapat menemukan jejak gelombang tersebut.

Apakah Einstein keliru? Atau justru kita yang kurang memahami tentang lubang hitam?

Antariksa dibanjiri dengan gelombang gravitasi, tapi mereka sangat lemah. Tidak diragukan lagi gelombang gravitasi tengah melewati diri Anda sekarang, meregangkan tubuh Anda ke atas atau ke samping, kemudian menekan Anda. Namun, alasan mengapa Anda tidak melihatnya karena tinggi badan Anda berubah tidak lebih dari seukuran proton.

Astronom Ryan Shannon, yang bekerja di CSIRO dan International Centre for Radio Astronomy Research di Perth, bersama timnya berusaha untuk mendeteksi gelombang gravitasi dari lubang hitam dengan mengukur efeknya pada beberapa denyut gelombang radio yang berasal dari bintang-bintang Neutron lebih dari 3.600 juta miliar meter jauhnya.

Bintang-bintang Neutron ditemukan pada tahun 1967. Mereka berasal dari pecahan inti bintang mati yang lebih besar dan telah hancur ketika kehabisan bahan bakar. Runtuh oleh kuatnya gravitasi mereka sendiri, lalu menghasilkan massa sebanyak yang dihasilkan matahari di tata surya kita. Kemudian bintang Neutron berputar lebih cepat karena sedang meluruh.

Ketika mereka berputar, beberapa pecahan memancarkan sinar radiasi yang terfokus seperti lampu mercusuar. Jika Bumi terletak di arah yang dikenai putaran sinar radiasi tersebut, maka kita akan mendeteksi radiasi ini sebagai denyutan gelombang radio, yang mana kemudian bintang-bintang Neutron mendapat julukan pulsar.

Sebuah pulsar akan berputar begitu stabil sehingga gelombang yang dipancarkan dapat dipastikan keakuratan arah putarannya pada jam astronomi.

Butuh waktu selama 11 tahun terakhir bagi teleskop radio CSIRO Parkes untuk mencatat waktu denyut gelombang dari satu pulsar reguler paling terang. Pulsar itu berputar 300 rotasi per detik, dan berotasi 115,836,854,515 selama lebih dari satu dekade agar pancaran radiasinya menyambangi Bumi. Namun menurut Einstein, bukan itu persoalannya.

Menurut teori Einstein, riak gravitasi yang dipancarkan oleh putaran-putaran pasangan lubang hitam yang tak terhitung jumlahnya di alam semesta haruslah menimbulkan sesuatu. Misalnya, terjadi peregangan ruang-waktu antara Bumi dan pulsar setiap melintasi 10 meter. Peregangan ini melengkungkan waktu kedatangan denyut gelombang dari pulsar, satu hingga sepuluh miliar detik. Peralatan pencatat waktu teleskop Parkes cukup akurat untuk mendeteksi seperti perubahan menit, dan ternyata teleskop itu tidak mendeteksi keterlambatan.

Para peneliti tidak ragu bahwa gelombang gravitasi memang ada. Mereka telah terdeteksi secara tidak langsung. Astronom Amerika Russell Hulse dan Joseph Taylor memenangkan penghargaan Nobel fisika 1993 untuk penelitian atas hal ini. Mereka menggunakan sepasang bintang neutron untuk mengukur pemangkasan tahun dari bintang-bintang itu—sekitar 30 detik selama lebih dari tiga dekade—karena mereka berputar mendekat dan menjauh terhadap satu sama lain. Hulse dan Taylor menghitung bahwa jumlah dari pemangkasan itu sesuai prediksi Einstein. Energi yang menyebabkan bintang-bintang berputar secara terus-menerus juga dipancarkan dalam bentuk gelombang gravitasi.

Jadi, penjelasan mengenai kegagalan dalam penelitian teleskop Parkes adalah bahwa kita tidak (atau belum) sepenuhnya memahami mengapa lubang hitam yang berputar-putar menghasilkan gelombang gravitasi.

Ada beberapa kemungkinan mengapa lubang-lubang hitam itu saling berputar satu sama lain, tapi tidak menimbulkan riak dalam ruang-waktu sebanyak yang kita pikir.

Pengamatan terbaru menunjukkan, setiap galaksi, termasuk Bima Sakti kita sendiri, merupakan pelabuhan lubang hitam supermasif di bagian paling inti. Untuk alasan masih belum jelas, massa lubang hitam secara langsung berhubungan dengan massa galaksi-galaksi di dekatnya di mana kita telah mampu membuat pengukuran ini, setidaknya demikian.

Kemungkinan lain, ketika alam semesta masih muda, kondisi dua lubang hitam saling berputar dan mendekat itu belum terjadi. Wujud lubang hitam pun masih lebih kecil dari yang terjadi hari ini. Jika demikian, kontribusi mereka terhadap riak kumulatif dalam ruang-waktu yang berusaha ‘diambil’ maka akan menjadi lebih kecil juga—mungkin terlalu kecil untuk dideteksi oleh Parkes.

Atau, galaksi awal cenderung lebih kaya gas. Gas ini akan bertindak seperti sirup, memperlambat lubang hitam terjadi. Alih-alih saling berputar ‘menari-nari’ sesama mereka, pasangan lubang hitam itu “luruh” satu sama lain secara lebih cepat dan menciptakan ledakan hebat seketika. Akhirnya, gelombang gravitasi yang dihasilkan lebih sedikit.

Semua kemungkinan itu terus memberikan opsi bagi para peneliti untuk menyelidikinya. Pengukuran gelombang gravitasi secara langsung tentu akan lebih dari sekadar konfirmasi atas teori relativitas umum Einstein. Selain itu, juga akan menjadi kali pertama para astronom melihat ke alam semesta sesuatu selain dari cahaya. Semua teleskop, terlepas dari ukuran dan kecanggihan mereka, menggunakan gelombang cahaya (baik itu panjang gelombang gelombang radio yang bervariasi, cahaya kasatmata, atau gelombang pendek sinar-X).

Pengamatan terhadap gelombang gravitasi akan menjadi awal era baru astronomi. Umat manusia akan dapat mengetahui lebih jauh mengenai lagi gravitasi dan melihat hal baru.

Sumber: cosmosmagazine

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s