Cincin-cincin yang Tak Muat di Jemari

Butuh cincin yang unik dan cantik untuk diberikan ke pasangan anda? Wah, anda barangkali bisa menemukannya dalam bentuk cincin Einstein. Sayangnya, cincin semacam itu tidak dijual di e-bay atau tokobagus, pun tidak pula bisa dipakai di jemari. Terlalu besar, dan terlalu jauh untuk dijangkau. Hanya bisa untuk kepuasan mata dan pemenuhan hasrat keingintahuan saja.

Cincin-cincin cantik itu ada di alam semesta kita.

Apa sebenarnya cincin Einstein itu? Kita mulai terlebih dahulu dengan penjelasan tentang lensa gravitasi.

Lensa Gravitasi

Bayangkanlah satu atau sekumpulan materi yang terletak di antara kita, pengamat di bumi, dengan obyek yang sangat jauh. Artinya, kumpulan materi itu akan menghalangi kita ketika memandang ke obyek yang sangat jauh tersebut. Namun kumpulan materi ini memiliki massa yang cukup besar untuk bisa menghasilkan kelengkungan ruang waktu, sesuai dengan prinsip relativitas umum Einstein. Dan karena ruang waktu melengkung, lintasan cahaya juga akan melengkung, dan berakibat kita tetap bisa melihat obyek jauh tersebut, bahkan dengan jumlah yang lebih banyak.

Materi yang melengkungkan ruang waktu tersebut selanjutnya kita sebut sebagai “lensa”, dan obyek jauh di belakang lensa kita sebut sebagai “sumber”. Peristiwa ini disebut “lensa gravitasi” karena mirip dengan peristiwa fisis yang terjadi pada lensa, yakni pembelokan cahaya.

Gambaran proses terbentuknya lensa gravitasi. Obyek masif yang berada di tengah melengkungkan ruangwaktu sehingga cahaya dari galaksi latar dilengkungkan (garis putih). Galaksi latar menjadi seakan terlihat dari arah samping (garis oranye)

Fenomena lensa gravitasi ini sudah diramalkan oleh Albert Einstein sebelum tulisannya tentang teori relativitas umum dipublikasikan, jadi sudah semenjak 70an tahun yang lalu. Lensa gravitasi memang merupakan konsekuensi dari konsep Einstein tentang gravitasi. Bagi Einstein gravitasi bukan sekedar tarik-menarik antara dua benda bermassa. Lebih dari itu, gravitasi adalah kelengkungan ruang waktu yang disebabkan oleh benda bermassa.

Contoh peristiwa lensa gravitasi yang cukup umum dikenal adalah Abell 1689, yang merupakan sebuah kumpulan galaksi. Kumpulan galaksi bisa kita anggap sebagai satu obyek yang tentunya bermassa sangat besar. Pada gambar berikut, galaksi-galaksi anggota Abell 1689 adalah yang berwarna kuning, dan semua berperan sebagain “lensa”. Jika diperhatikan, ada galaksi-galaksi yang berwarna lain dan membentuk garis-garis lengkung. Itu adalah galaksi-galaksi yang berada di belakang (background) sistem Abell 1689 ini, yang mana mereka terlihat membentuk garis lengkung karena adanya pembelokan cahaya oleh Abell 1689. Galaksi lain yang tampak utuh merupakan galaksi yang berada di depan (foreground), sehingga tidak terkena efek lensa gravitasi.

Abell 1689, sebuah sistem lensa gravitasi terbesar yang pernah teramati. Foto oleh HST, dikutip dari Wikipedia.

Ketika Lensa Membentuk Cincin

Jika obyek latar belakang atau “sumber” merupakan sebuah obyek yang sangat besar, maka lensa gravitasi bisa menyebabkan terjadinya deformasi (pengubahan bentuk), dimana “sumber” jadi tampak membentuk cincin cahaya yang melingkari “lensa”. Pembentukan cincin Einstein ini berkaitan dengan perbandingan jarak antara pengamat dengan sumber, pengamat dengan lensa dan sumber dengan lensa.

Jika sumber memiliki posisi persis di belakang lensa dan ukurannya besar, maka terbentuklah cincin Einstein. Massa dan posisi relatif lensa terhadap sumber dan pengamat berpengaruh pada radius cincin. Secara matematis, radius cincin Einstein akan memenuhi persamaan

Di sini, G adalah konstanta gravitasi, M adalah massa obyek yang menjadi lensa, dan c adalah kecepatan cahaya. Radius cincin dinyatakan dalam satuan radian.

Ada cukup banyak fenomena cincin Einstein yang teramati. Horseshoe einstein ring (LRG 3-757), Bull’s Eye einstein ring (B1938+666), dan oh, masih banyak lagi.

Contoh-contoh cincin Einstein yang berhasil ditangkap oleh Hubble Space Telescope (HST). Dikutip dari Wikipedia.

Apa efek dari keberadaan cincin-cincin ini di alam semesta bagi kehidupan kita? Secara langsung, tentu saja tidak ada. Apalagi, fenomena cincin Einstein ini tak lain hanyalah fenomena visual saja, bukan peristiwa yang secara fisik berpengaruh terhadap lingkungan semesta, misalnya supernova. Nah, dalam jagat penelitin alam semesta, cincin Einstein ternyata dapat membantu dalam perkiraan massa sebuah galaksi, dan juga sangat membantu dalam perkiraan keberadaan materi gelap (dark matter).

Masih berminat dengan cincin ini?