Deteksi Gelombang Gravitasi Ketiga

Para astronom mengatakan bahwa mereka telah merasakan getaran ruang-waktu yang dikenal sebagai gelombang gravitasi dari penggabungan sepasang lubang hitam raksasa yang menghasilkan lubang kegelapan yang dalam, menimbang sebanyak 49 matahari, sekitar 3 miliar tahun cahaya dari bumi.

Ini adalah smashup black-hole ketiga yang telah terdeteksi para astronom sejak mereka mulai berjaga di kosmos kembali pada bulan September 2015, dengan LIGO, Observatorium Gelombang Gravitasi Laser Interferometer. Semuanya lebih besar dari pada lubang hitam yang sebelumnya diidentifikasi oleh para astronom sebagai sisa-sisa bintang mati.

Dalam waktu kurang dari dua tahun yang lalu, observatorium tersebut telah melakukan revolusi kembar. Ini memvalidasi prediksi Einstein yang telah berlangsung lama bahwa ruang-waktu dapat bergetar seperti semangkuk jeli saat benda-benda besar mengayunkan bobotnya di sekitar, dan telah menempatkan para astronom secara intim dengan benda-benda paling ekstrem di kebun binatang kosmiknya yang sejauh ini gemetar.

"Kami bergerak secara substansial jauh dari hal baru menuju ke mana kita dapat dengan serius mengatakan bahwa kita sedang mengembangkan astronomi lubang hitam," kata David Shoemaker, seorang fisikawan di Institut Teknologi Massachusetts dan juru bicara LIGO Scientific Collaboration, sebuah jaringan internasional Sekitar 1.000 astronom dan fisikawan yang menggunakan data LIGO.

Mereka dan kelompok Eropa serupa yang bernama Virgo secara kolektif ada 1.300 penulis laporan tentang peristiwa terbaru yang akan dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters.

"Kami mulai mengisi spektrum massa lubang hitam di alam semesta," kata David Reitze, direktur Laboratorium LIGO, sekelompok kecil ilmuwan yang berkantor pusat di Caltech yang membangun dan menjalankan observatorium.

National Science Foundation, yang menuangkan $ 1 miliar ke LIGO selama 40 tahun, menanggapi dengan bangga. "Inilah yang kami harapkan dari investasi N.S.F. di LIGO. Membawa kita lebih dalam ke waktu dan tempat dengan cara yang tidak dapat kita lakukan sebelum mendeteksi gelombang gravitasi," kata French Cordova, direktur yayasan tersebut, dalam sebuah pernyataan.

Dalam acara LIGO terbaru, sebuah lubang hitam 19 kali massa matahari dan satu lubang hitam lainnya 31 kali massa matahari, menyatu untuk membuat satu lubang dari 49 massa matahari. Selama saat-saat panik terakhir penggabungan, mereka melepaskan lebih banyak energi dalam bentuk gelombang gravitasi daripada semua bintang di alam semesta yang dapat diamati.

Setelah menempuh perjalanan selama 3 miliar tahun, artinya seperempat dari zaman alam semesta, gelombang tersebut mulai menggoyang-goyangkan cermin LIGO bolak-balik oleh sebagian kecil dari diameter atom 20 kali per detik. Pitch naik menjadi 180 siklus per detik sekitar sepersepuluh detik sebelum memotong.

Zsuzsanna Marka, seorang astronom di Columbia University, sedang duduk di kantor pada pagi hari tanggal 4 Januari saat dia mendapat peringatan email. Dia mulai tersenyum tapi kemudian ingat bahwa dia tidak sendiri dan orang lain bukan anggota LIGO, jadi dia tidak bisa mengatakan mengapa dia tersenyum. "Saya terus tersenyum," katanya.

Setelah analisis lebih lanjut, ini terbukti menjadi kicauan yang sempurna, seperti yang diprediksi oleh persamaan Einstein. Karena jarak penggabungan yang sangat jauh, ilmuwan LIGO dapat memverifikasi bahwa frekuensi gelombang gravitasi yang berbeda-beda semuanya berjalan dengan kecepatan yang sama, mungkin kecepatan cahaya. Seperti yang dikatakan Dr. Reitze,

"Sekali lagi Einstein menang. Itu tidak mengherankan. Pada suatu saat dia akan salah, dan kita akan melihat," kata Dr. Reitze, dikutip dari the new york times, Jumat (2/5/2017).

Einstein yang malang.

Lubang hitam adalah konsekuensi yang sama sekali tidak dikehendaki dari teorinya tentang relativitas umum yang menganggap gravitasi pada medan geometri ruang-waktu oleh materi dan energi. Terlalu banyak massa di satu tempat, menurut persamaan, bisa menyebabkan ruang untuk membungkus dirinya di bola yang terlalu kencang dan padat bahkan untuk melepaskan cahaya. Akibatnya, teori Einstein menyarankan, materi, katakanlah bintang yang mati, bisa menghilang dari alam semesta, tidak meninggalkan apa-apa selain hantu gravitasinya.

Einstein berpikir bahwa alam akan lebih masuk akal daripada itu. Tapi para astronom sekarang setuju bahwa langit dipenuhi dengan sisa-sisa bintang gelap yang membakar hampir semua bahan bakar dan runtuhnya, seringkali dalam ledakan supernova raksasa. Sampai sekarang, mereka hanya dapat dideteksi secara tidak langsung oleh sinar X atau radiasi lainnya dari materi yang terkutuk yang dipanaskan sampai tingkat yang luar biasa saat berputar di sekitar lubang kosmik.

Tapi apa yang tidak bisa dilihat teleskop, gadget seperti LIGO sekarang bisa merasakan, atau "dengar."

Gelombang gravitasi bergantian meregangkan dan meremas ruang saat mereka berjalan seiring dengan kecepatan cahaya. LIGO dirancang untuk mencari perubahan ini dengan menggunakan laser untuk memantau jarak antar cermin pada sepasang antena berbentuk L di Hanford, Wash, dan Livingston, La Ada antena lain di Italia yang dikenal sebagai Virgo yang sekarang menjalani perjalanannya. Pengujian. Ketika sedang online, mungkin akhir musim panas ini, memiliki tiga detektor akan sangat meningkatkan kemampuan para astronom untuk mengetahui dari mana gelombang gravitasi berasal.

Detektor dirancang dan dibangun kembali selama 40 tahun untuk dapat mendeteksi tabrakan bintang neutron (sisa-sisa supernormal beberapa jenis ledakan supernova). Para astronom tahu pasangan seperti itu ada dalam kelimpahan, ditakdirkan suatu hari nanti untuk akhir yang berapi-api.

Dengan membuka lubang hitam, menjadi lebih masif, akan lebih mudah untuk dideteksi, namun pendiri dan pemberi dana LIGO di National Science Foundation kebanyakan tidak tahu apakah ada yang bisa dideteksi.

Sekarang mereka tahu.

Versi saat ini dari observatorium, yang dikenal sebagai Advanced LIGO, masih bersiap untuk menjalankan pengamatan resmi pertamanya, pada bulan September 2015, saat mencatat tabrakan sepasang lubang hitam 36 dan 29 kali lebih besar dari matahari. Tabrakan kedua, pada 26 Desember 2015, juga dikonfirmasi menjadi lubang hitam besar. Kejadian ketiga pada bulan Oktober tahun itu mungkin merupakan penggabungan lubang hitam, kata kolaborasi tersebut.

Pertanyaan sekarang adalah: Dari mana lubang hitam besar itu berasal?

"Bagaimana binari lubang hitam besar itu dibuat? Bagaimana bentuknya? "Szabolcs Marka, seorang profesor fisika di Columbia dan anggota LIGO, mengatakan baru-baru ini. "Ini memang salah satu pertanyaan besar di bidang kita hari ini."

Salah satu kemungkinannya adalah mereka dilahirkan seperti itu, dari sepasang bintang masif yang saling mengorbit yang berevolusi, meninggal, meledak dan kemudian jatuh kembali ke dalam lubang hitam.

Gagasan lain adalah bahwa dua lubang hitam yang ada sebelumnya bersatu secara kebetulan dan saling menangkap secara gravitasi di beberapa bagian galaksi yang ramai, seperti di dekat pusat, di mana lubang hitam bisa dikumpulkan secara alami.

Para astronom tidak akan mengatakan penjelasan mana yang lebih disukai, sambil menunggu lebih banyak data, tapi apa yang Dr. Reitze sebut sebagai "petunjuk menggoda" telah muncul dari analisis kicauan pada tanggal 4 Januari, yaitu bagaimana lubang hitam berputar.

Jika bintang-bintang yang memunculkan lubang hitam ini telah diangkat dan berkembang bersama dalam sistem biner, putarannya harus selaras, berputar pada sumbu paralel seperti sepasang penari skating medali emas di Olimpiade.

Dr. Reitze, memberi petunjuk bahwa putaran lubang hitam tidak selaras, yang menyulitkan gerakan terakhir dari tarian penyatuan mereka. "Itu bukan waltz yang sederhana, lebih seperti beberapa penari istirahat," katanya.

Mengenai identitas bintang asli penari gelap ini, konsensus tersebut, kata Daniel Holz dari Universitas Chicago, adalah bahwa bintang mereka mungkin sangat masif dan primitif setidaknya 40 kali lebih berat daripada matahari.

Menurut perhitungan teoritis, bintang-bintang yang terdiri dari hidrogen dan helium purba dan kurang memiliki elemen yang lebih berat seperti oksigen dan karbon, yang oleh para astronom dengan kemampuan mereka untuk nomenklatur disebut "logam", dapat tumbuh dengan sangat besar. Mereka bisa langsung jatuh ke lubang hitam saat kehidupan singkat mereka berlalu tanpa manfaat ledakan supernova atau kembang api kosmis lainnya.

Dr Holz mengatakan dalam sebuah email: "Sungguh aneh jika mengira bahwa beberapa keruntuhan bintang paling dramatis tidak menghasilkan ledakan bintang besar yang mengalahkan galaksi, namun hanya melibatkan bintang yang mengedipkan mata keberadaannya. Tapi begitulah yang dikatakan teori ini. "

Seakan diberi tahu, minggu lalu para astronom dari Ohio State melaporkan bahwa sebuah bintang besar bernama N6946-BH1 tiba-tiba lenyap. Bintang itu berada di sebuah galaksi spiral 22 juta tahun cahaya yang dijuluki "Fireworks Galaxy" karena begitu banyak ledakan supernova terjadi di dalamnya.

Bintang tersebut, yang diperkirakan menimbang sebanyak 25 matahari telah mencerahkan sejak 2009 dan mungkin dalam perjalanan untuk menjadi supernova. Sebagai gantinya, ia mengedipkan mata pada tahun 2015. Setelah mencari bekasnya dengan teleskop luar angkasa Hubble dan Spitzer, para astronom menyimpulkan bahwa supernova mungkin telah gagal dan bintang tersebut malah jatuh ke dalam lubang hitam.

Dalam sebuah rilis berita dari Ohio State, Kris Stanek, co-leader dari penemuan ini, mengatakan bahwa hal itu dapat membantu menjelaskan hasil LIGO dan mengapa para astronom tidak melihat supernova dari bintang-bintang masif. "Saya menduga lebih mudah membuat lubang hitam sangat masif jika tidak ada supernova," katanya.

Dalam sebuah email Dr. Stanek menulis, "Saya jelas bias, tapi saya pikir ini adalah penemuan yang sangat penting, dan masyarakat yang belum sepenuhnya 'groking' dalam hal ini akan mempengaruhi sejumlah hal, termasuk hasil LIGO. "

Dr. Holz setuju. Dia mengatakan, "Kami pikir ini mungkin saluran untuk pembentukan lubang hitam 'berat', dan sungguh menakjubkan melihatnya benar-benar terjadi secara real time." Memperhatikan bahwa pengamatan LIGO dalam beberapa hal adalah kematian lubang hitam yang bertabrakan. Jadi sekarang dalam beberapa hal kita bisa menyaksikan kelahiran dan kematian lubang hitam itu."(kakikukram.com)

Images:
LIGO/new york times

0 komentar:

Post a Comment