Pada awal 2016, kolaborasi fisikawan internasional merekam gelombang gravitasi untuk pertama kalinya dalam sejarah manusia. Gelombang tersebut dihasilkan oleh penggabungan dua lubang hitam dan dideteksi menggunakan detektor-interferometer khusus LIGO, yang berlokasi di Amerika Serikat. Apa itu gelombang gravitasi, mengapa butuh satu abad untuk menemukannya, dan apa peran ilmuwan Rusia dalam hal ini? Kepala Observatorium Astronomi ISU, direktur ilmiah Planetarium Irkutsk Sergey Yazev menceritakan hal ini kepada "Oblastnaya".
- Seratus tahun yang lalu, Albert Einstein menyelesaikan karyanya tentang teori relativitas umum. Teori yang baru pada waktu itu memungkinkan adanya apa yang disebut gelombang gravitasi, yang muncul secara konstan dan di mana-mana. Contoh sederhana: kita melambaikan tangan kita, gelombang gravitasi menyimpang dari tangan. Tapi gravitasi adalah gaya terlemah di alam, dan dua faktor dibutuhkan untuk memperbaiki gelombang gravitasi. Pertama, pasti ada peristiwa kuat yang melibatkan massa raksasa, misalnya, penggabungan bintang satu sama lain, jatuhnya satu bintang ke bintang lain, atau sesuatu yang serupa. Dan kedua, kita membutuhkan peralatan yang sangat sensitif yang akan merekam sinyal dari peristiwa ini di Bumi.
Ide tentang bagaimana mendaftarkan gelombang gravitasi telah ada selama beberapa dekade. Fisikawan sangat memahami apa yang perlu dilakukan, tetapi teknologi yang diperlukan tidak ada untuk waktu yang lama. Detektor interferometer LIGO di AS, yang mendeteksi sinyal gelombang gravitasi, dibuat pada tahun 1992. Untuk waktu yang lama fisikawan tidak dapat memperbaiki apa pun, karena pemasangannya kurang sensitif. Faktanya adalah bahwa gelombang gravitasi pada kenyataannya adalah getaran dari entitas tertentu, yang oleh fisikawan disebut "ruang-waktu". Ini berarti, misalnya, jarak antara dua elemen instalasi mungkin mulai berfluktuasi, karena ruang itu sendiri mengubah propertinya. Ternyata sensitivitas perangkat yang diperlukan berada di luar batas persepsi nyata - amplitudo osilasi harus sekitar 10 ribu kali lebih sedikit,dari ukuran inti atom. Ini adalah akurasi yang luar biasa. Tahun lalu, instalasi dimodernisasi, setelah itu dimungkinkan untuk merekam sinyal dari kedalaman Semesta tentang peristiwa yang sangat kuat - penggabungan dua lubang hitam. Itu terjadi satu miliar tiga ratus juta tahun yang lalu, dan hanya pada 14 September tahun lalu, gema mencapai bumi. Berkat ledakan sinar gamma yang terekam secara bersamaan, menjadi jelas bahwa ini bukanlah derau acak. Para ahli memeriksa hasilnya untuk waktu yang sangat lama dan hanya pada bulan Februari mereka mengambil risiko untuk memberi tahu dunia bahwa sebuah penemuan hebat telah dibuat.dan baru pada 14 September tahun lalu gaungnya mencapai Bumi. Berkat ledakan sinar gamma yang terekam secara bersamaan, menjadi jelas bahwa ini bukanlah derau acak. Para ahli memeriksa hasilnya untuk waktu yang sangat lama dan hanya pada bulan Februari mereka mengambil risiko untuk memberi tahu dunia bahwa sebuah penemuan hebat telah dibuat.dan baru pada 14 September tahun lalu gaungnya mencapai Bumi. Berkat ledakan sinar gamma yang terekam secara bersamaan, menjadi jelas bahwa ini bukanlah derau acak. Para ahli telah memeriksa hasilnya untuk waktu yang sangat lama dan hanya pada bulan Februari mereka mengambil risiko memberi tahu dunia bahwa sebuah penemuan besar telah dibuat.
Sergey Arturovich, apa pentingnya penemuan gelombang gravitasi bagi sains?
- Gelombang gravitasi menembus apapun. Ini berarti bahwa kami akan menerima jenis informasi baru tentang proses fisik. Selama peristiwa 14 September, tiga massa Matahari, ketika dua lubang hitam bergabung, berubah menjadi energi gelombang gravitasi. Ini adalah energi yang sangat besar, bahkan pada jarak satu miliar tiga ratus juta tahun cahaya, kami merasakan peristiwa ini. Bayangkan: getaran ruang yang telah menyebar ke seluruh alam semesta.
Penting untuk dicatat bahwa beberapa penemuan lain dibuat bersamaan dengan pendaftaran gelombang gravitasi. Pertama, bukti keberadaan lubang hitam telah diperoleh. Para astronom dan astrofisikawan tidak meragukan hal ini, tetapi beberapa fisikawan teoretis hingga saat ini menyangkal keberadaan benda-benda tersebut. Kedua, dipastikan bahwa gelombang gravitasi bergerak dengan kecepatan cahaya, yang diprediksikan dalam relativitas umum.
Satu penemuan lagi harus dikatakan. Ada semacam konsep "cakrawala peristiwa lubang hitam". Dua lubang bergabung satu sama lain, cakrawala peristiwa mengambil bentuk kompleks tertentu dan berfluktuasi. Hasilnya adalah cangkang, di bawahnya sudah ada lubang hitam, tetapi belum di luar. Efek ini - dinamika cakrawala peristiwa - pertama kali dicatat selama pengamatan, meskipun tidak ada yang mengharapkan penemuan semacam ini.
Apakah ilmuwan Rusia ikut serta dalam eksperimen untuk mencatat gelombang gravitasi?
Video promosi:
- Detektor-interferometer adalah orang Amerika, tetapi pengalaman diberikan oleh tim internasional, termasuk spesialis Rusia. Instalasi menangkap gelombang gravitasi itu sendiri, tetapi perlu dipahami dari mana asalnya, peristiwa apa yang menyebabkannya. Jadi, untuk ini, program tersebut menggunakan teleskop dari seluruh dunia, termasuk jaringan teleskop "MASTER" Rusia. Namun, sumber gelombang masih dapat ditentukan dengan bantuan teknologi asing.
Banyak landasan teoritis eksperimen yang dipentaskan di Amerika Serikat dibuat di Rusia. Di negara kita, salah satu pelopor pencarian gelombang gravitasi adalah fisikawan terkenal, pegawai Universitas Negeri Moskow, Vladimir Braginsky.
Ahli astrofisika Moskow, kepala proyek MASTER, Vladimir Lipunov, bersama dengan rekan-rekannya, pada tahun 1992 menerbitkan sebuah artikel di mana dikatakan bahwa peristiwa pertama untuk memperbaiki gelombang gravitasi adalah tepatnya penggabungan lubang hitam. Selain itu, diketahui bahwa ilmuwan Rusia telah berkontribusi pada pengembangan desain interferometer detektor. Secara umum, sekitar seribu orang, dengan satu atau lain cara, mengambil bagian dalam proyek tersebut, dan fisikawan Rusia memberikan kontribusi mereka untuk tujuan bersama.
Dapatkah penemuan gelombang gravitasi memenuhi syarat untuk Hadiah Nobel Fisika?
- Secara umum, penemuan gelombang gravitasi merupakan peristiwa sekelas Nobel. Dalam kebanyakan kasus, penemuan terjadi secara tidak terduga. Namun dalam beberapa tahun terakhir, ada dua pengecualian di mana penemuan diperkirakan dan memang terjadi. Kita berbicara tentang boson Higgs, yang penemuannya telah menunggu selama beberapa dekade, dan gelombang gravitasi, yang membutuhkan waktu seratus tahun untuk memastikannya. Semua peristiwa ini diprediksi secara teoritis, dalam kedua kasus teori tersebut ternyata benar dan dikonfirmasi oleh pengamatan. Pada 2013, hadiah utama dalam bidang fisika diraih oleh François Engler dan Peter Higgs. Saya pikir Hadiah Nobel juga akan diberikan untuk penemuan gelombang gravitasi.
