Sinyal Kosmik Mengguncang Bumi Setelah 7 Miliar Tahun

BBC Indonesia - detikNews
Sabtu, 05 Sep 2020 17:36 WIB
Jakarta -

Interpretasi saat-saat terakhir sebelum penggabungan dua lubang hitam

Interpretasi saat-saat terakhir sebelum penggabungan dua lubang hitam (LIGO-VIRGO Collaboration)

Bayangkan sebuah energi setara dengan delapan Matahari dilepaskan dalam sekejap.

Kejadian itu adalah "gelombang kejut" gravitasi yang menyebar akibat peleburan terbesar yang pernah diamati antara dua lubang hitam di luar angkasa.

Sinyal yang muncul akibat dari peristiwa ini melewati perjalanan sekitar tujuh miliar tahun untuk mencapai Bumi, dan dampaknya masih cukup kuat untuk menggetarkan detektor laser di Amerika Serikat dan Italia pada Mei tahun lalu.

Para peneliti mengatakan, lubang hitam yang bertabrakan itu menghasilkan satu energi yang memiliki ukuran 142 kali dari massa Matahari.

Peristiwa ini penting bagi ilmu pengetahuan yang telah lama menelusuri keberadaan jejak lubang hitam baik yang berukuran sedikit lebih kecil atau bahkan sangat besar.

Pengamatan baru ini juga berhasil memunculkan kelas baru yang disebut lubang hitam berukuran menengah di kisaran 100 sampai 1.000 massa Matahari (atau matahari).

Analisis ini adalah penemuan terbaru dari kolaborasi internasional LIGO-VIRGO, yang mengoperasikan tiga sistem pendeteksi gelombang gravitasi super sensitif di Amerika dan Eropa.

Apa itu lubang hitam?

  • Lubang hitam adalah sebuah wilayah di luar angkasa dimana mengalami zat-zatnya mengalami keruntuhan dengan sendirinya
  • Tarikan gravitasi begitu kuat sehingga tidak ada satupun, bahkan cahaya, yang bisa lolos
  • Lubang hitam akan muncul dari ledakan-ledakan bintang-bintang besar tertentu
  • Tetapi beberapa dari lubang hitam berukuran raksasa dan bahkan milyaran kali dari massa Matahari kita
  • Bagaimana monster ini - yang ditemukan di pusat galaksi - terbentuk tidak diketahui
  • Lubang hitam terdeteksi dari cara mereka mempengaruhi lingkungannya
  • Mereka menghasilkan gelombang gravitasi yang dapat diamati saat mereka berputar satu sama lain

Alat-alat interferomenter laser kombinasi mampu "mendengar" getaran dalam ruang-waktu yang dihasilkan oleh peristiwa-peristwia kosmik dahsyat - dan pada 21 Mei 2019, semua alat itu bereaksi akibat sinyal tajam dari peleburan lobang hitam yang hanya berlangsung sepersepuluh detik.

Algoritme komputer menjawab bahwa sumber sinyal tersebut berasal dari dua lubang hitam spiral - satu dengan massa 66 kali Matahari, dan yang lainnya dengan 85 massa matahari.

Jarak peleburan itu dihitung setara dengan 150 miliar triliun kilometer.

"Ini sungguh mencengangkan," kata Prof Nelson Christensen dari Observatorium Cte d'Azur di Prancis.

"Sinyal ini menyebar selama tujuh miliar tahun. Jadi peristiwa ini terjadi 'tepat sebelum paruh waktu' untuk Semesta, dan sekarang secara mekanis memindahkan detektor kami ke Bumi," jelasnya kepada BBC News.

Laboratorium VIRGOLIGO-VIRGO CollaborationLaboratorium laser VIRGO Eropa berbasis di provinsi Pisa Italia

Gelombang gravitasi - Berdesir dalam ruang-waktu

  • Gelombang gravitasi adalah sebuah prediksi dalam Teori Relativitas Umum
  • Butuh waktu puluhan tahun untuk mengembangkan teknologi yang mampu mendeteksi gelombang ini secara langsung
  • Gelombang ini muncul dalam bentuk desir atau riak di struktur ruang-waktu yang dihasilkan oleh peristiwa hebat
  • Massa yang berakselerasi akan menghasilkan gelombang yang merambat dengan kecepatan cahaya
  • Sumber dari gelombang ini yang dapat dideteksi berasal dari penggabungan lubang hitam dan bintang neutron
  • LIGO-VIRGO menembakan laser ke dalam terowongan panjang berbentuk L; lalu gelombang mengganggu cahaya
  • Mendeteksi gelombang dapat membuka penyelidikan alam semesta yang baru

Tabrakan benda bermassa 85 kali dari ukuran matahari itu telah membuat para ilmuwan bekerja sama karena pemahaman dan tingkat pengetahuan yang masih terbatas tentang bagaimana lubang hitam terbentuk akibat dari kematian sebuah bintang.

Suatu bintang, saat kehabisan energi nuklir dalam tubuhnya, akan mengalami keruntuhan inti eksplosif sehingga menghasilkan lubang hitam - jika ukurannya cukup besar.

Tetapi asumsi dalam fisika yang mengatakan butuh kisaran 65 dan 120 massa Matahari yang dibutuhkan tidak mungkin dilakukan. Bintang sekarat yang mungkin menghasilkan kekuatan sebesar itu harus benar-benar menghancurkan diri mereka sendiri dan tidak meninggalkan apa pun.

Jika ilmu pengetahuan benar mengenai hal ini, maka penjelasan yang paling mungkin untuk keberadaan objek bermassa 85-matahari adalah bahwa objek itu merupakan hasil penyatuan lubang hitam yang lebih awal.

Dan itu, menurut Prof. Martin Hendry, dari Universitas Glasgow, Inggris, berimplikasi pada bagaimana alam semesta berevolusi.

"Kami berbicara di sini tentang hierarki peleburan, jalur yang mungkin untuk membuat lubang hitam semakin besar," katanya.

"Jadi, siapa yang tahu? Lubang hitam bermassa 142 matahari ini mungkin telah bergabung dengan lubang hitam yang sangat masif lainnya - sebagai bagian dari proses penumpukan yang berlangsung hingga ke lubang hitam supermasif yang kita anggap berada di jantung galaksi."

Penjelas grafisLIGO-VIRGOPenemuan ini menunjukkan adanya hierarki penggabungan yang mengarah ke lubang hitam yang semakin besar

Kolaborasi LIGO-VIRGO tentang kejadian pada 21 Mei 2019 (dikatalogkan sebagai GW190521) itu dilaporkan dalam dua makalah ilmiah.

Salah satunya ada di jurnal Physical Review Letters dan menjelaskan penemuannya. Yang kedua dapat ditemukan di The Astrophysical Journal Letters, dan membahas sifat fisik sinyal dan implikasi ilmiah.

GW190521 adalah satu dari lebih dari 50 pemicu gelombang gravitasi yang saat ini sedang diselidiki di laboratorium laser.

Laju penelitian telah meningkat pesat sejak kolaborasi pertama dilakukan, terbukti dengan menjadi pemenang Hadiah Nobel pada 2015 dalam mendeteksi gelombang gravitasi.

"Kami meningkatkan kepekaan detektor dan, ya, kami bisa saja membuat lebih dari satu deteksi dalam sehari. Kami akan mengalami hujan lubang hitam!

"Tapi ini indah karena kami akan belajar lebih banyak tentang mereka," kata Prof. Alessandra Buonanno, direktur di Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi di Potsdam, mengatakan kepada BBC News.

Bagaimana dan interferometer bekerjaBBC

  • Sebuah laser dimasukan ke dalam mesin dan sinarnya dibagi ke sepanjang dua jalur
  • Jalur terpisah itu memantul bolak-balik sinar di antara cermin basah
  • Akhirnya, bagian kedua cahaya itu digabungkan kembali dan dikirim ke detektor
  • Gelombang gravitasi yang melewati laboratorium harus mengacaukan sistem
  • Teori berpendapat bahwa gelombang itu harus meregangkan dan menekan ruangnya dengan sangat halus
  • Kemudian, seharusnya hasilnya akan menunjukan perubahan dalam panjang lengkan cahaya
  • Fotodetektor menangkap sinyal ini dalam berkas gabungan

OptikNSF/LIGOLaboratorium laser terus ditingkatkan untuk meningkatkan sensitivitasnya

(ita/ita)