Gelombang Gravitasi dari Alam Semesta Muda

Empat gelombang gravitasi baru dari tabrakan dan penggabungan lubang hitam masif berhasil ditemukan! Itu artinya, kita sudah berhasil mendeteksi 10 gelombang gravitasi dari penggabungan lubang hitam, dan satu gelombang gravitasi dari mergernya bintang neutron.

Sekilas Gelombang Gravitasi

Ilustrasi dua lubang hitam yang saling mengitari dan akhirnya bergabung. Kredit: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)
Ilustrasi dua lubang hitam yang saling mengitari dan akhirnya bergabung. Kredit: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

Gelombang gravitasi. Untuk mudahnya, ketika kita melemparkan batu ke air tenang, akan timbul riak ke seluruh permukaan. Hal yang sama terjadi ketika benda bermassa sangat besar mengalami percepatan gerak. Riak juga muncul pada ruang waktu di sekitarnya dan menjalar menjauhi benda tersebut. Riak pada ruang waktu inilah yang disebut sebagai gelombang gravitasi. Jika benda yang jadi sumber riak semakin masif dan makin dipercepat, riak pun semakin besar.

Riak inilah yang dideteksi LIGO dan VIRGO saat menerpa atau melewati Bumi. Dari riak ini jugalah para astronom bisa memperoleh informasi tentang sumber yang menyebabkan gelombang gravitasi tersebut.

Contoh terbaik yang riaknya bisa dideteksi adalah pasangan lubang hitam yang mengitari satu sama lainnya. Ketika keduanya saling mengitari, jaraknya makin dekat dengan laju dipercepat mendekati kecepatan cahaya. Pada akhirnya kedua benda yang jauh lebih masif dari Matahari ini bergabung dan menciptakan riak yang menjalar di alam semesta. Semakin jauh tentunya riak akan semakin lemah sehingga sulit dideteksi. Apalagi jika sumber riak itu sangat jauh sampai lebih dari ratusan juta tahun cahaya.

Ketika Einstein mengemukakan hal ini pada tahun 1916, ide tersebut belum bisa dibuktikan. Sejak tahun 1960 upaya untuk mendeteksi gelombang gravitasi sudah dimulai. Akan tetapi, era gelombang gravitasi ini baru dimulai setelah detektor LIGO menjalani pemutakhiran menjadi program Advanced LIGO.

Beberapa hari setelah Advanced LIGO dimulai, gelombang gravitasi pertama berhasil dideteksi pada tanggal 14 September 2015. GW150914, gelombang gravitasi pertama ini merupakan pionir yang membuktikan keberadaan gelombang gravitasi yang diprediksi Einstein di tahun 1916 dalam relativitas umum.  Setelah GW150914, LIGO juga mendeteksi riak dari GW151226 da GW170104.

Pada tahun 2016, VIRGO yang menjalani pemutakhiran menjadi Advanced VIRGO kembali bergabung dalam perburuan gelombang gravitasi. Kolaborasi keduanya berhasil mendeteksi peristiwa merger lubang hitam ke-4 yakni GW170814 dan yang fenomenal adalah penggabungan bintang neutron GW170817. Peristiwa tabrakan bintang neutron itu tidak saja berhasil dideteksi riaknya melainkan juga diamati oleh teleskop yang ada di Bumi maupun angkasa.

Yang diamati adalah ledakan sinar gamma dari peristiwa tabrakan tersebut. Dengan dmekian, selain gelombang gravitasi, ara astronom bisa mengonfirmasi peristiwa tersebut lewat pengamatan pada panjang gelombang elektromagnetik.

Gelombang Gravitasi Baru

Kuburan bintang. Biru: 10 Gelombang gravitasi hasil merger lubang hitam yang sudah dideteksi. Ungu: Lubang hitam yang dideteksi sinar-X. Kuning: Bintang neutron yang sudah diketahui massanya. Oranye: Bintang neutron yang merger dan diamati dalam panjang gelombang elektromagnetik dan gelombang gravitasi. Kredit: LIGO/VIrgo/Northwestern Univ./Frank Elavsky
Kuburan bintang. Biru: 10 Gelombang gravitasi hasil merger lubang hitam yang sudah dideteksi. Ungu: Lubang hitam yang dideteksi sinar-X. Kuning: Bintang neutron yang sudah diketahui massanya. Oranye: Bintang neutron yang merger dan diamati dalam panjang gelombang elektromagnetik dan gelombang gravitasi. Kredit: LIGO/VIrgo/Northwestern Univ./Frank Elavsky

Penemuan 4 gelombang gravitasi yang baru diumumkan merupakan hasil dari kajian ulang data pengamatan LIGO dan VIRGO dengan algoritma baru. Hasilnya, para astronom bisa menjejak kembali 6 peristiwa gelombang gravitasi yang sudah berhasil didteksi dan ternyata ada 4 gelombang gravitasi baru yang ditemukan. Ke-4 gelombang gravitasi tersebut ternyata sudah dideteksi saat pengamatan musim kedua dari 30 November 2016 sampai 25 Agustus 2017. Akan tetapi, para astronom tidak mengenali ke-4 riak yang berasal dari penggabungan dua lubang hitam. Keempat peristiwa tersebut adalah GW170729, GW170809, GW170818, dan GW170823.

Dari ke-4 peristiwa baru itu, GW170729, yang berhasil dideteksi 29 Juli 2017 merupakan peristiwa yang paling mendapat sorotan. Sumber atau pasangan lubang hitam yang bergabung pada peristiwa ini merupakan yang paling masif dan juga peristiwa terjauh yang sudah berhasil diamati LIGO dan VIRGO.

Dalam peristiwa GW170729, pasangan lubang hitam yang bergabung memiliki massa yang sangat masif yakni 50,6 dan 34,3 massa Matahari. Dari kuatnya sinyak yang diterima detektor, para astronom berhasil mengetahui jaraknya. Peristiwa ini terjadi para jarak 9 miliar tahun cahaya dari Bumi! Itu artinya kita baru menerima informasi dari peristiwa dasyat yang terjadi miliaran tahun lalu ketika alam semesta maru berusia satu per tiga usianya saat ini.

Ketika dua lubang hitam bergabung, keduanya akan membentuk sebuah lubang hitam yang jauh lebih masif. Peristiwa GW170729 menghasilkan lubang hitam baru dengan massa 80,3 massa Matahari. Dalam peristiwa ini terjadi kehilangan massa sekitar 4,8 massa Matahari yang “terbuang” atau yang diubah jadi energi dalam bentuk gelombang gravitasi.

Jika kita hitung, energi yang dilepaskan itu sangatlah besar yakni 9 x 1047 J hanya dalam waktu satu detik!

Jumlah energi ini sangat besar. Bahkan10 ribu kali jauh lebih besar dari energi yang diradiasikan Matahari selama 10 miliar tahun. Selama 10 miliar tahun, Matahari meradiasikan 1 x 1044 J energi.

Selain ke-4 gelombang gravitasi baru tersebut, para astronom juga menemukan 14 riak lainnya yang belum bisa dikonfirmasi keberadaannya.

Hasil deteksi gelombang gravitasi ini tak pelak membawa angin segar kalau peristiwa penyatuan lubang hitam di alam semesta bisa jadi bukan peristiwa langka dan tentunya bisa diketahui lewat riak yang ditimbulkan. Sama seperti planet 51 Pegasi b yang jadi pembuka untuk gelomang penemuan exoplanet, GW150914 pun demikian. Peristiwa ini membuka gerbang penemuan gelombang gravitasi dan era baru astronomi multikurir saat dua bintang neutron bergabung dan menghasilkan kolaborasi pengamatan lebih dari 70 observatorium di dunia.

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.

Tulis komentar dan diskusi...