Para astronom mengatakan mereka telah menemukan bukti pertama dari bentuk gelombang gravitasi berteori panjang yang menciptakan “dengung latar belakang” yang bergemuruh di alam semesta.
Temuan yang diungkapkan pada hari Rabu, adalah hasil kerja bertahun-tahun oleh ratusan ilmuwan yang menggunakan teleskop radio di Amerika Utara, Eropa, China, India dan Australia, dan telah dipuji sebagai terobosan besar yang membuka jendela baru ke alam semesta. membuka.
Pertama kali diramalkan oleh Albert Einstein lebih dari seabad yang lalu, gelombang gravitasi adalah riak di jalinan alam semesta yang bergerak hampir sepenuhnya tanpa hambatan melalui segala hal dengan kecepatan cahaya.
Keberadaan mereka baru dikonfirmasi pada tahun 2015, ketika observatorium di Amerika Serikat dan Italia mendeteksi gelombang gravitasi pertama yang diciptakan oleh dua lubang hitam yang bertabrakan.
Gelombang “frekuensi tinggi” ini adalah hasil dari satu peristiwa dahsyat yang mengirimkan riak ledakan pendek yang kuat ke arah Bumi.
Tetapi selama beberapa dekade, para ilmuwan juga telah mencari gelombang gravitasi frekuensi rendah, yang dianggap terus bergulir di ruang angkasa seperti kebisingan latar belakang.
Riak lambat ini bisa memakan waktu bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun untuk bergerak naik turun, dan mungkin berasal dari beberapa objek terbesar di alam semesta kita: lubang hitam supermasif miliaran kali massa Matahari.
Bergabung di bawah naungan International Pulsar Timing Array Consortium, para ilmuwan akhirnya menemukan bukti kuat dari gelombang latar belakang ini.
“Kita sekarang tahu bahwa alam semesta dibanjiri gelombang gravitasi,” kata Michael Keith dari European Pulsar Timing Array kepada kantor berita AFP.
Gunakan bintang mati sebagai jam
Saat gelombang gravitasi bergerak melalui ruang, mereka dengan sangat halus menekan dan meregangkan semua yang dilaluinya.
Untuk menemukan bukti adanya gerakan mencubit dan meregang pada frekuensi rendah, para astronom mencari pulsar, inti bintang mati yang meledak dalam supernova. Beberapa berputar ratusan kali per detik, memancarkan pancaran gelombang radio pada interval yang sangat sering, seperti mercusuar kosmik.
Ini berarti mereka dapat bertindak sebagai “jam tangan yang sangat, sangat tepat”, kata Keith.
Untuk penelitian baru, teleskop radio di seluruh dunia diarahkan ke total 115 pulsar di seluruh Bima Sakti.
Para ilmuwan kemudian mengukur perbedaan yang sangat kecil dalam waktu pulsa, mencari tanda-tanda gelombang gravitasi. Ahli astrofisika Prancis Antoine Petiteau mengatakan mereka mampu “mendeteksi perubahan kurang dari sepersejuta detik selama lebih dari 20 tahun”.
Bukti awal konsisten dengan teori relativitas Einstein dan pemahaman sains saat ini tentang alam semesta, kata para ilmuwan.
Maura McLaughlin dari program US Pulsar Search Collaboratory mengatakan mereka “takjub” setelah pertama kali melihat bukti gelombang pada tahun 2020.
Itu “benar-benar momen yang ajaib,” katanya pada konferensi pers.
Tetapi para ilmuwan menekankan bahwa mereka belum secara definitif “mendeteksi” gelombang karena mereka belum mencapai tingkat kepastian lima sigma standar emas. Five sigma menunjukkan bahwa ada kemungkinan satu banding sejuta bahwa sesuatu adalah kebetulan secara statistik.
“Kami sangat kecewa,” kata Keith, menambahkan bahwa ada kemungkinan 99 persen bahwa bukti menunjukkan gelombang gravitasi.
Setiap negara atau kelompok dalam konsorsium mempublikasikan penelitiannya secara terpisah dalam satu seri jurnal.
Steve Taylor, ketua observatorium gelombang gravitasi NANOGrav Amerika Utara, mengatakan bahwa setelah semua data digabungkan, tanda lima sigma dapat dicapai dalam satu atau dua tahun.
Teori utamanya adalah bahwa gelombang tersebut berasal dari sepasang lubang hitam supermasif yang berada di pusat galaksi yang perlahan-lahan menyatu. Tidak seperti yang menyebabkan gelombang gravitasi yang terdeteksi sebelumnya, lubang hitam ini berukuran sangat besar – terkadang miliaran kali lebih besar dari Matahari.
Daniel Reardon, anggota Parkes Pulsar Timing Array Australia, mengatakan bahwa – jika dikonfirmasi – gelombang “akan menjadi jumlah dari semua binari lubang hitam supermasif yang mengorbit satu sama lain di inti galaksi di seluruh alam semesta yang berputar”.
Para peneliti menggambarkan latar belakang gelombang gravitasi alam semesta setara dengan mendengar dengungan sekelompok besar orang yang berbicara di sebuah pesta, tanpa dapat membedakan suara individu mana pun.
Teori lain adalah bahwa gelombang gravitasi bisa berasal dari ekspansi cepat yang datang dalam satu detik dari Big Bang, periode yang disebut inflasi kosmik yang tersembunyi dari para ilmuwan.
Beberapa ilmuwan mengatakan bahwa galaksi antara Bumi dan Big Bang mungkin “menenggelamkan” gelombang tersebut.
Tapi di masa depan, gelombang gravitasi frekuensi rendah dapat mengungkap lebih banyak tentang ekspansi awal ini dan mungkin menjelaskan misteri materi gelap, kata para ilmuwan.
Ini juga dapat membantu mereka lebih memahami tentang bagaimana lubang hitam dan galaksi terbentuk dan berevolusi.
