Ilmuwan akhirnya 'mendengar' suara gelombang gravitasi di alam semesta

Para ilmuwan untuk pertama kalinya telah mengamati riak samar yang disebabkan oleh gerakan lubang hitam yang dengan lembut meregangkan dan menekan segala sesuatu di alam semesta.

Mereka melaporkan pada Rabu (28/6) waktu setempat, bahwa mereka dapat "mendengar" apa yang disebut sebagai gelombang gravitasi frekuensi rendah-perubahan struktur alam semesta yang diciptakan oleh benda-benda besar yang bergerak dan bertabrakan di ruang angkasa.

"Ini benar-benar pertama kalinya kami memiliki bukti gerakan berskala besar dari segala sesuatu di alam semesta," kata Maura McLaughlin, salah satu Direktur NANOGrav, kolaborasi penelitian yang menerbitkan hasilnya di The Astrophysical Journal Letters.

Einstein telah meramalkan bahwa ketika benda yang sangat berat bergerak melalui ruang waktu-jalinan alam semesta kita-mereka bakal menciptakan riak yang menyebar melalui jalinan itu. Para ilmuwan terkadang menyamakan riak ini dengan musik latar alam semesta.

Pada 2015, para ilmuwan menggunakan eksperimen yang disebut LIGO untuk mendeteksi gelombang gravitasi untuk pertama kalinya dan menunjukkan bahwa pernyataan Einstein benar. Namun sejauh ini, metode tersebut hanya mampu menangkap gelombang pada frekuensi tinggi, jelas anggota NANOGrav Chiara Mingarelli, yang juga astrofisikawan di Universitas Yale.

Kata Mingarelli, "Ceritan" cepat itu datang dari momen-momen tertentu ketika lubang hitam yang relatif kecil dan bintang mati saling bertabrakan.

Dalam penelitian terbaru, para ilmuwan sedang mencari gelombang pada frekuensi yang jauh lebih rendah. Riak lambat ini bisa memakan waktu bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun untuk berputar naik turun, dan mungkin berasal dari beberapa objek terbesar di alam semesta kita: lubang hitam supermasif miliaran kali massa matahari kita.

"Galaksi di seluruh alam semesta terus bertabrakan dan bergabung bersama. Saat ini terjadi, para ilmuwan percaya lubang hitam yang sangat besar di pusat galaksi ini juga berkumpul dan terkunci dalam tarian sebelum akhirnya runtuh satu sama lain," jelas Szabolcs Marka, astrofisikawan di Universitas Columbia yang tidak terlibat dalam penelitian.

Lubang hitam mengirimkan gelombang gravitasi saat mereka berputar dalam pasangan ini, yang dikenal sebagai biner.

“Biner lubang hitam supermasif, perlahan dan tenang mengorbit satu sama lain, adalah tenor dan bass opera kosmik,” kata Marka.

Tidak ada instrumen di Bumi yang dapat menangkap riak dari raksasa ini. Jadi "kami harus membuat detektor yang kira-kira seukuran galaksi," kata peneliti NANOGrav Michael Lam dari SETI Institute.

Hasil yang dirilis minggu ini termasuk data 15 tahun dari NANOGrav, yang telah menggunakan teleskop di seluruh Amerika Utara untuk mencari gelombang tersebut. Tim pemburu gelombang gravitasi lain di seluruh dunia juga menerbitkan penelitian, termasuk di Eropa, India, China, dan Australia.

Para ilmuwan mengarahkan teleskop ke bintang mati yang disebut pulsar, yang mengirimkan kilatan gelombang radio saat berputar di angkasa seperti mercusuar.

Semburan ini sangat teratur sehingga para ilmuwan tahu persis kapan gelombang radio seharusnya tiba di planet kita - "seperti jam yang sangat teratur yang berdetak jauh di luar angkasa," kata anggota NANOGrav Sarah Vigeland, astrofisikawan di University of Wisconsin-Milwaukee . Tetapi saat gelombang gravitasi membengkokkan jalinan ruang waktu, mereka benar-benar mengubah jarak antara Bumi dan pulsar ini, membuang detak yang stabil itu.

Dengan menganalisis perubahan kecil dalam laju detak di berbagai pulsar-dengan beberapa pulsa datang sedikit lebih awal dan yang lain datang terlambat-para ilmuwan dapat mengetahui bahwa gelombang gravitasi sedang melewatinya.

Tim NANOGrav memantau 68 pulsar di langit menggunakan Teleskop Green Bank di West Virginia, teleskop Arecibo di Puerto Rico, dan Very Large Array di New Mexico. Tim lain menemukan bukti serupa dari lusinan pulsar lain, yang dipantau dengan teleskop di seluruh dunia.

Sejauh ini, metode ini belum dapat melacak dari mana tepatnya gelombang frekuensi rendah ini berasal, kata Marc Kamionkowski, ahli astrofisika di Universitas Johns Hopkins yang tidak terlibat dalam penelitian.

Alih-alih, itu mengungkapkan dengungan konstan yang ada di sekitar kita-seperti saat Anda berdiri di tengah pesta, "Anda akan mendengar semua orang ini berbicara, tetapi Anda tidak akan mendengar apa pun secara khusus," kata Kamionkowski .

Kebisingan latar belakang yang mereka temukan "lebih keras" dari yang diperkirakan beberapa ilmuwan, kata Mingarelli. Ini bisa berarti bahwa ada lebih banyak, atau lebih besar, penggabungan lubang hitam yang terjadi di luar angkasa daripada yang kita duga — atau menunjuk ke sumber gelombang gravitasi lain yang dapat menantang pemahaman kita tentang alam semesta.

Para peneliti berharap dengan terus mempelajari jenis gelombang gravitasi ini dapat membantu kita belajar lebih banyak tentang benda-benda terbesar di alam semesta kita. Itu bisa membuka pintu baru untuk "arkeologi kosmik" yang dapat melacak sejarah lubang hitam dan penggabungan galaksi di sekitar kita, kata Marka.

“Kami mulai membuka jendela baru di alam semesta ini,” kata Vigeland.

Sumber : Associated Press