Ilmuwan Mendeteksi Satu Lagi Gelombang Gravitasi

Dunia tercengang ketika para ilmuwan di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mengumumkan pada bulan Februari bahwa mereka akhirnya mendeteksi gelombang gravitasi, menyelesaikan penyelidikan berusia seabad yang dimulai dengan Albert Einstein.

Nah, pegang pantatmu - superstar LIGO telah melakukannya lagi. Hanya berbulan-bulan setelah mereka melakukan pengukuran sinyal gelombang gravitasi pertama, instrumen LIGO berhasil mendeteksi gelombang gravitasi untuk kedua kalinya - lagi-lagi akibat sepasang lubang hitam saling menabrak - Natal yang lalu. Temuan ini diterbitkan dalam edisi terbaru Surat Tinjauan Fisik.

Pada konferensi pers yang diadakan oleh American Astronomical Society di San Diego hari ini, Gabriela González, juru bicara LIGO ilmiah kolaborasi (LSC), dengan penuh semangat memuji kemampuan detektor LIGO - yang belum berjalan dengan kapasitas penuh - untuk mengambil pada seperti sinyal lemah. "Meskipun begitu kecil, instrumen LIGO di Bumi ini mendeteksi dengan sangat jelas gelombang gravitasi ini," katanya. "Dengan ini, kami dapat memberitahu Anda sekarang, era astronomi gelombang gravitasi baru saja dimulai."

Ilmuwan LIGO lainnya menggemakan kegembiraan González - dan mengejutkan - karena telah mendeteksi sepasang lubang hitam biner dalam waktu satu tahun.

"Saya tidak akan pernah menduga bahwa kita akan sangat beruntung memiliki, tidak hanya satu, tetapi dua deteksi lubang hitam biner dalam beberapa bulan pertama pengamatan," kata Chad Hanna, seorang astrofisikawan di Penn State University yang berafiliasi dengan LIGO, dalam rilis berita PSU.

Gelombang gravitasi sering disebut sebagai riak di ruangwaktu yang disebabkan oleh adanya massa. Mereka tidak perlu melakukan apa pun, tetapi mereka adalah indikator penting bahwa gravitasi, well, ada. Gelombang gravitasi pada dasarnya membawa informasi tentang sifat gravitasi, mengapa dan bagaimana massa yang lebih besar memaksakan efek gravitasi pada massa yang lebih kecil, dan banyak lagi.

Sinyal Desember adalah hasil dari sepasang lubang hitam empat belas dan delapan kali massa matahari, masing-masing, bertabrakan satu sama lain untuk membentuk satu lubang hitam besar sekitar 21 kali massa matahari yang semuanya terjadi 1,4 miliar bertahun-tahun lalu. Ini adalah peristiwa yang secara signifikan lebih kecil daripada merger lubang hitam pertama yang diamati pada bulan September - yang terdiri dari sepasang lubang hitam 29 dan 36 kali lebih masif dari matahari, masing-masing, dan mengeluarkan lebih banyak energi daripada semua bintang di alam semesta yang disatukan - tetapi itu tidak negatif sama sekali.

Faktanya, mengamati gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh peristiwa langit yang lebih lemah adalah perkembangan yang cukup menggembirakan. Jika para ilmuwan berharap untuk mempelajari gelombang gravitasi lebih dalam, mereka akan ingin melakukan pengukuran sebanyak mungkin, dari semua jenis fenomena kosmik. Untuk instrumen LIGO untuk mengambil sesuatu yang kurang masif adalah langkah maju yang kuat.

Sangat signifikan bahwa lubang hitam ini jauh lebih kecil daripada yang diamati dalam deteksi pertama, kata González dalam rilis berita yang dikeluarkan oleh MIT. “Karena massa mereka yang lebih ringan dibandingkan dengan deteksi pertama, mereka menghabiskan lebih banyak waktu - sekitar satu detik - di pita sensitif detektor. Ini adalah awal yang menjanjikan untuk memetakan populasi lubang hitam di alam semesta kita."

Pada konferensi AAS, David Reitze, Direktur Eksekutif proyek LIGO, mengkonfirmasi rencana untuk meningkatkan sensitivitas detektor sebesar 15 hingga 25 persen sebelum menjalankan musim gugur berikutnya. "Masa depan akan penuh dengan merger lubang hitam biner untuk LIGO," katanya. "Kita akan melihat lebih banyak dari ini," Dia juga mengisyaratkan pencarian LIGO untuk peristiwa selain penggabungan lubang hitam biner; tabrakan bintang neutron biner, katanya, juga bisa segera terdeteksi.

Hasilnya juga menunjukkan merger lubang hitam jauh lebih umum daripada yang diyakini para ilmuwan pada awalnya.

Gelombang gravitasi sangat sulit untuk diukur karena seberapa lemahnya mereka. Para ilmuwan mengukur gelombang gravitasi melalui instrumen yang dikenal sebagai interferometer, yang pada dasarnya menghasilkan laser khusus yang berjalan melintasi jarak yang sangat besar yang cukup sensitif untuk mendeteksi keberadaan sinyal-sinyal ini bergerak melalui.

LIGO menggunakan dua interferometer yang berbeda (satu di Livingston, Louisiana, dan satu di Hanford, Washington) sebagai cara untuk mengukur gelombang dan memverifikasi bahwa sinyal adalah gelombang gravitasi dan bukan hanya penyimpangan yang disebabkan oleh gerakan geologi lokal atau faktor lainnya.

Meskipun LIGO telah beroperasi sejak 2002, alasan kami mulai benar-benar menemukan gelombang gravitasi adalah berkat peningkatan besar kedua interferometer (plus interferometer Virgo yang berbasis di Italia) yang dilakukan tahun lalu. Bahkan, sinyal pertama ditemukan hanya beberapa hari setelah upgrade selesai. Tak perlu dikatakan, renovasi itu selalu melebihi harapan.

Menjelaskan proyek-proyek LIGO di masa depan, Reitze membahas rencana untuk membangun detektor lain di India. "Mudah-mudahan, kita akan memiliki lima detektor memasuki dekade berikutnya," katanya, juga mengacu pada detektor Hanford dan Livingston, Virgo Italia, dan KAGRA, yang saat ini sedang dibangun di Jepang; diharapkan memiliki lebih banyak detektor akan memungkinkan para peneliti untuk tidak hanya menyapu petak yang lebih besar dari langit untuk peristiwa gelombang gravitasi tetapi juga lebih baik menemukan mereka, dalam proses yang mirip dengan triangulasi.

Temuan baru ini tidak hanya berupa dataset tambahan untuk katalog data gelombang gravitasi yang sedang berkembang. Para ilmuwan berharap untuk memanfaatkan angka-angka sebagai bagian dari upaya untuk membentuk prediksi tentang jenis peristiwa apa yang akan menghasilkan gelombang gravitasi yang terukur, di mana peristiwa itu terjadi, dan kapan mengharapkan gelombang gravitasi itu mencapai Bumi.

"Tentu saja kita akan melihat lebih banyak lubang hitam, semoga neutron biner, dan jika kita beruntung, sebuah supernova," kata Reitze pada konferensi AAS. “Astronomi gelombang gravitasi itu nyata. Di sini."