Bayangkan Anda adalah seorang astronom dengan ide-ide menarik tentang hukum rahasia kosmos. Seperti ilmuwan yang baik, Anda merencanakan eksperimen untuk menguji hipotesis Anda. Dan kemudian tiba-tiba kabar buruknya: tidak ada cara untuk mengujinya, kecuali mungkin simulasi komputer. Benda kosmik terlalu besar dan tidak nyaman untuk tumbuh dalam cawan Petri atau bertabrakan sebagai partikel subatom.
Untungnya, ada tempat langka di luar angkasa di mana alam melakukan eksperimennya sendiri - seperti PSR J0337 + 1715. Sistem rangkap tiga ini pertama kali diamati pada 2012, dan pada 2014 para ilmuwan secara resmi mengumumkan penemuannya. Itu terletak 4200 tahun cahaya di konstelasi Taurus.
Tiga inti bintang mati berputar dalam sebuah tarian yang dapat mengkonfirmasi - atau mengarah pada revisi - ide ruangwaktu Einstein. Taruhannya tinggi. Pada 1970-an, sistem dua bintang mati memberikan bukti yang kuat, meskipun tidak langsung, yang mendukung teori relativitas umum Einstein, dan bahwa gelombang gravitasi yang akhirnya ditemukan LIGO memang ada. Untuk pekerjaan ini, para ilmuwan menerima Hadiah Nobel.
Untuk memahami PSR J0337 + 1715 sebagai bagian dari percobaan, Joshua Sokol dengan New Scientist mengusulkan untuk merepresentasikannya sebagai lokasi fisik. Pada jarak yang kira-kira sama dari pusat sistem, di mana Bumi berputar mengelilingi Matahari, terdapat katai putih dingin, sisa-sisa inti padat bintang seperti milik kita. Sedikit lebih jauh dari sana, ada katai putih yang lebih panas. Ini harus "menjerit cerah" di langit, kata Scott Ransome dari National Radio Astronomy Observatory di Virginia, yang mengawasi pengamatan sistem.
Setiap 1,6 hari, katai putih bagian dalam ini mengorbit pendamping yang tidak terlihat dengan mata telanjang. Namun dalam penglihatan sinar-X atau sinar gamma, kedua katai putih itu relatif redup dibandingkan rekannya, sebuah benda bulat sepanjang 24 kilometer yang massanya satu setengah kali massa Matahari.
Itu adalah pulsar, sisa-sisa bintang yang jauh lebih besar. Itu berputar sekali setiap 2,73 milidetik, seperti setan debu kosmik. Setiap rotasi melepaskan seberkas gelombang radio ke langit yang mencapai bumi dengan setiap rotasi - kami menggunakan sinyal ultra-presisi sebagai jam kosmik. Dan karena benda-benda ini memiliki medan gravitasi yang kuat dan kusut, dan kita memiliki jam yang terikat padanya, akan sangat mudah untuk menguji Einstein.
Tim Ransom melacak detak pulsar, mengukur bagaimana orbit ketiga benda itu berubah, dan membandingkan hasilnya dengan prediksi teori Einstein. Mereka fokus pada satu ide dengan sangat serius.
Pikirkan kisah apokrif tentang Galileo di Menara Miring Pisa, yang melemparkan benda-benda ke tanah untuk menunjukkan bahwa massa yang berbeda membutuhkan waktu yang sama untuk menempuh jarak yang sama. Astronot David Scott melakukan eksperimen yang sama di bulan dengan bulu dan palu.
Video promosi:
Prinsip yang disebut kesetaraan kuat dalam relativitas umum melanjutkan gagasan ini. Dia berpendapat bahwa bahkan objek dengan medan gravitasinya sendiri harus bereaksi terhadap gravitasi dengan cara yang sama seperti yang lain.
Seperti halnya bulu dan palu, katai putih bagian dalam dan pulsar yang jauh lebih berat harus berperilaku sama di bawah tarikan gravitasi katai putih bagian luar. Jika tidak, orbit pasangan dalam akan memanjang lebih dari yang diharapkan - dan prinsip kesetaraan akan dilanggar, dan relativitas umum salah.
Dan kemudian akan ada keterkejutan dan kekaguman. Tetapi kejutan seperti itu cepat atau lambat bisa diharapkan, karena relativitas umum terkenal karena tidak ingin berteman dengan teori alam lainnya.
“Teori gravitasi apa pun selain relativitas umum pada dasarnya memprediksi bahwa prinsip kesetaraan yang kuat akan gagal pada tingkat tertentu,” kata Ransome.
Pada Konferensi Pulsar September di Inggris, tim Ransom berharap untuk mengumumkan hasil baru, dimulai dengan karya Anna Archibald, yang akan menguji prinsip kesetaraan 50 hingga 100 kali lebih baik dari sebelumnya. Mereka belum melakukannya, kata Ransom, karena ada beberapa pola data yang tampaknya melanggar prinsip kesetaraan yang perlu dieksplorasi lebih dekat.
“Jelas ini akan sangat berguna, jadi kami ingin memastikan bahwa kami memahami data dengan benar,” kata Ransom. Saat ini komputer masih melakukan analisis.
Seberapa besar kemungkinan ketika pekerjaan itu keluar, orang-orang akan bersemangat?
“Kebanyakan orang percaya bahwa prinsip kesetaraan yang kuat tidak dapat gagal pada level ini. Ini adalah salah satu alasan mengapa kami terus-menerus membenturkan kepala ke dinding."
Mungkin PSR J0337 + 1715 adalah eksperimen luar angkasa yang sempurna: eksperimen di mana relativitas umum pasti akan rusak, bukan di atas kertas, tapi pasti. Atau kami akan menunggu lebih lama.
Ilya Khel
