Setelah dinyalakan pada bulan September 2015, observatorium ganda LIGO - Observatorium Gelombang Gravitasi Laser Interferometer di Hanford, Washington, dan Livingston, Louisiana - secara bersamaan mendeteksi penggabungan dua lubang hitam pada sesi kerja pertama, meskipun sensitivitasnya ditetapkan ke 30% dari bisa jadi. Penggabungan dua lubang hitam 36 dan 29 massa matahari, ditemukan pada 14 September 2015, dan lubang hitam lainnya pada 14 dan 8 massa Matahari, ditemukan pada 26 Desember 2015, memberikan konfirmasi pasti dan langsung pertama tentang keberadaan gelombang gravitasi. Butuh satu abad untuk melakukan ini. Akhirnya, teknologi mampu menguji teori dan mengkonfirmasinya.
Tetapi penemuan gelombang ini hanyalah permulaan: era baru sedang terjadi dalam astronomi. 101 tahun yang lalu, Einstein mengajukan teori gravitasi baru: relativitas umum. Bersamaan dengan itu muncul kesadaran: massa yang jauh tidak menarik yang serupa secara instan ke seluruh alam semesta, kehadiran materi dan energi ini merusak struktur ruang-waktu. Gambaran gravitasi yang benar-benar baru ini membawa serta sejumlah konsekuensi tak terduga, termasuk pelensaan gravitasi, alam semesta yang mengembang, pelebaran waktu gravitasi, dan - seperti yang kita ketahui sekarang - keberadaan jenis radiasi baru: gelombang gravitasi. Ketika massa bergerak atau berakselerasi satu sama lain melalui ruang, reaksi ruang itu sendiri menciptakan riak. Riak ini bergerak melalui ruang dengan kecepatan cahaya dan, akibatnya, jatuh ke detektor kami,memberi tahu kami tentang peristiwa yang jauh melalui gelombang gravitasi.
Cara paling mudah untuk mendeteksi objek yang memancarkan sinyal kuat, yaitu:
- massa besar, - terletak agak jauh di antara mereka sendiri, - berputar cepat, Video promosi:
- dengan orbit yang berubah secara signifikan.
Kandidat terbaik jelas bertabrakan, menghancurkan objek seperti lubang hitam dan bintang neutron. Kita juga perlu mengingat frekuensi di mana kita dapat mendeteksi objek-objek ini, yang kira-kira akan sama dengan panjang jalur detektor (panjang lengan dikalikan jumlah pantulan) dibagi dengan kecepatan cahaya.
LIGO, dengan lengan 4 kilometernya dengan ribuan pantulan cahaya, dapat melihat objek pada frekuensi dalam kisaran milidetik. Ini termasuk penggabungan lubang hitam dan bintang neutron pada tahap akhir penggabungan, serta peristiwa eksotis seperti lubang hitam atau bintang neutron yang memakan banyak materi dan menggelegak, menjadi lebih bulat. Supernova yang sangat asimetris juga dapat menciptakan gelombang gravitasi; Keruntuhan inti tidak mungkin mengenai detektor gelombang gravitasi, penggabungan bintang katai putih di dekatnya bisa terjadi.
Kami telah melihat penggabungan lubang hitam dengan lubang hitam, dan seiring dengan peningkatan LIGO, masuk akal untuk mengasumsikan bahwa selama beberapa tahun ke depan kami akan memiliki perkiraan generasi pertama lubang hitam bermassa bintang (dari beberapa hingga ratusan massa matahari). LIGO juga harus menemukan penggabungan bintang neutron dengan bintang neutron; ketika observatorium mencapai sensitivitas yang direncanakan, mereka akan dapat mengamati tiga hingga empat peristiwa per bulan, jika perkiraan kami tentang frekuensi merger dan sensitivitas LIGO benar.
Supernova asimetris dan gelembung-gelembung dari lubang neutron eksotis akan sangat menarik untuk dideteksi (jika memungkinkan, karena diyakini sebagai peristiwa langka). Tetapi terobosan terbesar diharapkan dengan lebih banyak detektor. Saat detektor VIRGO di Italia mulai bekerja, pemosisian sebenarnya dapat dilakukan karena triangulasi: kami akan dapat secara akurat menentukan di mana peristiwa ini lahir di ruang angkasa, dan kemudian melakukan pengukuran optik. VIRGO akan diikuti oleh interferometer gelombang gravitasi di Jepang dan India. Dalam beberapa tahun, visi kita tentang gelombang gravitasi langit akan mencapai level baru.
Tapi kesuksesan terbesar kita akan dimulai saat kita membawa ambisi gelombang gravitasi kita ke luar angkasa. Di luar angkasa, Anda tidak terbatas pada kebisingan seismik, tabrakan truk, atau lempeng tektonik; hanya ruang hampa yang tenang di latar belakang. Anda tidak dibatasi oleh kelengkungan Bumi, kemungkinan panjang lengan observatorium; adalah mungkin untuk meluncurkan observatorium lebih jauh dari Bumi atau bahkan ke orbit mengelilingi Matahari. Kami dapat mengukur objek tidak hanya dalam milidetik, tetapi untuk detik, hari, minggu atau lebih. Kami dapat mendeteksi gelombang gravitasi dari lubang hitam supermasif, termasuk objek terbesar yang diketahui di alam semesta.
Terakhir, jika kita membangun observatorium luar angkasa yang cukup besar dan cukup sensitif, kita bisa melihat gelombang gravitasi yang tersisa dari Big Bang itu sendiri. Kita dapat secara langsung mendeteksi gangguan gravitasi dari inflasi kosmik dan tidak hanya memastikan asal usul kosmik kita, tetapi juga membuktikan bahwa gravitasi itu sendiri adalah gaya kuantum alam. Lagi pula, gelombang gravitasi inflasi ini tidak mungkin muncul jika gravitasi itu sendiri bukanlah medan kuantum.
Saat ini masih ada perdebatan mengenai misi NASA mana yang akan menjadi prioritas di tahun 2030-an. Sementara banyak misi bagus ditawarkan, pembangunan observatorium gelombang gravitasi berbasis ruang angkasa di orbit mengelilingi matahari patut diperhatikan. Kami memiliki teknologinya, kami telah membuktikan kemampuannya, kami telah memastikan adanya gelombang. Masa depan astronomi gelombang gravitasi hanya dibatasi oleh apa yang dapat disediakan oleh alam semesta itu sendiri dan berapa banyak yang akan kita belanjakan untuk itu. Masa kejayaan era baru telah dimulai. Pertanyaannya adalah seberapa terang bidang astronomi baru ini akan bersinar.
ILYA KHEL
