LISA Spacecraft Menyelesaikan Ground Observing Gravitational Wave Observation Test

Misi LISA Pathfinder dapat membantu kita lebih memahami meteor, asteroid, satelit, dan berbagai proyektil lainnya yang bergerak di luar angkasa dengan kecepatan yang tidak terbayangkan, tetapi ia memiliki satu tujuan utama: memverifikasi potensi untuk mengamati dan mempelajari gelombang gravitasi yang bergerak melalui ruang. Lebih dari 900.000 mil jauhnya dari Bumi, pesawat ruang angkasa prototipe mengambil satu lompatan raksasa lebih dekat ke tujuan itu. Dalam sebuah makalah baru yang diterbitkan di Surat Tinjauan Fisik, tim LISA mengungkapkan bahwa uji terjun bebas LPF adalah keberhasilan yang luar biasa, melebihi harapan awal dan bertindak dengan presisi yang lebih dari lima kali lebih baik dari yang disyaratkan semula.

Ketika Badan Antariksa Eropa akhirnya meluncurkan wahana antariksa canggih Desember lalu, kami tidak tahu apa-apa tentang gelombang gravitasi - selain memiliki firasat yang sangat bagus bahwa riak-riak di ruangwaktu ini dihipotesiskan oleh Albert Einstein setidaknya ada. Maka sebenarnya ilmuwan ditemukan gelombang gravitasi - menggunakan sepasang instrumen ultra-sensitif di sini di permukaan bumi untuk mendeteksi sinyal gelombang gravitasi yang sangat redup yang dihasilkan oleh sepasang lubang hitam masif yang saling bertabrakan satu sama lain.

Penemuan LIGO adalah anugerah bagi proyek LISA karena menetapkan bahwa gelombang gravitasi memang dapat diamati. Tentu saja, penemuan LIGO adalah semacam insiden "tempat yang tepat di waktu yang tepat". Untuk benar-benar mempelajari gelombang gravitasi dan membiarkan diri kita melihat sekilas seperti apa jagat raya di luar spektrum elektromagnetik, kita harus mampu mengamati sinyal-sinyal semacam ini pada frekuensi rendah - mungkin serendah 0,1 Hz. Itu berarti Anda membutuhkan sistem yang mengamati kerlipan kecil dalam ruangwaktu lebih dari jarak sejuta mil, tanpa gangguan dari aktivitas seismik, termal, atau terestrial. Itu tidak akan terjadi di Bumi.

Einstein meramalkan kehadiran gelombang gravitasi ketika ia mengembangkan teorinya tentang relativitas. "Satu abad kemudian, kita di sini membuka jalan untuk pengamatan gelombang gravitasi skala besar pertama di luar angkasa," Fabio Favata, kepala kantor koordinasi untuk direktorat sains ESA, mengatakan kepada wartawan pada konferensi pers Selasa. Karena gelombang gravitasi bergerak melalui alam semesta tanpa hambatan, mereka memberi para ilmuwan pandangan kosmologis tentang dunia yang transparan. Favata menyamakan gelombang gravitasi dengan bunyi-bunyian hutan yang memberikan petunjuk tentang apa yang ada di antara semak-semak padat tanaman pohon - yang terdengar tetapi tak terlihat. Instrumen yang digunakan untuk menemukan gelombang gravitasi adalah mikrofon yang membantu kita mendengarkan bunyi-bunyi itu.

Apa sebenarnya yang bisa ditunjukkan oleh gelombang gravitasi tentang alam semesta? Meskipun ada harapan sinyal-sinyal itu dapat membantu kita dalam mengkarakterisasi populasi bintang yang lebih baik di wilayah galaksi, keuntungan utama adalah membantu memahami lubang hitam dengan lebih baik. Menjebak segala sesuatu di sekitarnya termasuk cahaya, lubang hitam adalah fenomena yang sangat misterius yang hanya sedikit diketahui ahli astrofisika. Gelombang gravitasi akhirnya dapat memberikan jenis informasi yang kita butuhkan untuk menilai pandangan yang lebih lengkap tentang seperti apa lubang hitam itu, bagaimana perilakunya, bagaimana ia berkembang, dll.

Itulah mengapa hasil terbaru untuk misi LISA Pathfinder sangat penting. Dalam skenario yang ideal, para ilmuwan akan mendeteksi gelombang gravitasi di ruang angkasa dengan meluncurkan dua atau lebih benda ke ruang angkasa dan menjaga mereka dipisahkan oleh ratusan ribu atau bahkan jutaan mil, dan menembakkan laser di antara benda-benda yang mampu menangkap sinyal yang sangat redup seperti gelombang gravitasi.

Proyek seperti ini akan membutuhkan banyak waktu dan sumber daya, jadi Anda perlu membuktikan konsepnya terlebih dahulu sebelum Anda benar-benar dapat memulai percobaan itu sendiri. Ilmuwan ESA pada dasarnya menyusutkan konsep itu menjadi pesawat ruang angkasa tunggal - LISA Pathfinder. Yang terkandung di dalam pesawat ruang angkasa adalah dua massa emas-platinum dua kilogram yang dilepaskan ke ruang hampa udara pada bulan Februari, dengan hari pertama operasi dimulai pada 1 Maret. Benda-benda itu terlalu dekat satu sama lain untuk gelombang gravitasi yang akan diukur., tetapi lingkungan Pathfinder LISA memang memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan apakah mungkin bagi benda-benda ini untuk mencapai jatuh bebas sempurna di mana gerakan mereka hanya dikendalikan oleh gravitasi. Observatorium skala besar akan membutuhkan jenis validasi yang sama - bahwa kekuatan eksternal tidak akan menunjukkan pengaruh gravitasi yang tidak semestinya pada objek.

LISA Pathfinder mengukur percepatan relatif antara kedua benda menggunakan laser interferometer yang dapat mendeteksi perubahan pada skala lebih rendah dari sepersepuluh juta dari sepersejuta percepatan gravitasi Bumi - yang sesuai dengan berat virus di Bumi. Inilah yang lebih gila lagi: Mengganggu "kebisingan" yang diukur oleh pesawat ruang angkasa itu 100 kali lebih rendah dari yang diperkirakan para ilmuwan ESA. Kemampuan untuk mengukur jatuh bebas yang sebenarnya adalah tonggak penting menuju studi gelombang gravitasi skala besar di luar angkasa, dan sekarang menempatkan proyek LISA pada jalur yang lebih pendek menuju tujuan akhir pembangunan dan meluncurkan observatorium gelombang gravitasi.

ESA telah mengajukan tahun peluncuran 2034 untuk observatorium gelombang gravitasi skala besar. Laser akan mengukur fluktuasi benda yang dipisahkan oleh jutaan mil di tiga pesawat ruang angkasa yang bertempat di segitiga.