Bagaimana Para Ilmuwan Menemukan Gelombang Gravitasi?

Simulasi gelombang gravitasi ketika dua lubang hitam bertabrakan. Kredit: MPI Gravitational Physics/W.Benger-Zip

Info Astronomy - Gelombang gravitasi menjadi salah satu penemuan terbesar abad ini. Untuk menemukan gelombang gravitasi secara langsung untuk pertama kalinya, para ilmuwan harus bekerja keras karena gelombang gravitasi yang tiba di Bumi hanya sepermiliar diameter atom.

Dengan menggunakan instrumen Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), para ilmuwan mengumumkan pada 11 Februari 2016 bahwa mereka telah membuat deteksi langsung gelombang gravitasi pertama kalinya dalam sejarah. Gelombang gravitasi merupakan riak misterius dalam ruang-waktu yang keberadaannya pertama kali diprediksi 100 tahun yang lalu oleh teori terkenal Albert Einstein, Relativitas Umum.

Gelombang gravitasi yang ditemukan ini, menurut para ilmuwan, dihasilkan oleh penggabungan dua Lubang Hitam berukuran sedang sekitar 1,3 miliar tahun lalu. Gelombang gravitasi ini "mengalir" melalui ruang pada kecepatan cahaya dan kemudian tiba di Bumi, yang akhirnya dideteksi oleh dua detektor besar LIGO sebagai sinyal kecil pada 14 September 2015.

Detektor Supermasif

Detektor LIGO berada di Livingston, Louisiana, dan Hanford, Washington. Masing-masing berbentuk L raksasa dengan lengan sepanjang 4 kilometer. Sebuah sinar laser ditembakan ke setiap lengan dari inti detektor yang berbentuk "L" tersebut, dan kemudian cermin di ujung lengan detektor ini memantulkan cahaya kembali.

Jika pantulan dari kedua lengan tiba kembali di inti detektor pada saat yang sama, artinya tidak ada sinyal gelombang gravitasi yang terdeteksi. Tetapi jika salah satu pantulan sinar laser tiba sedikit terlambat dari pantulan satunya, sebuah sinyal akan terdeteksi, yang bisa menjadi bukti dari gelombang gravitasi.

Gelombang gravitasi mendistorsi struktur ruang-waktu. Gelombang gravitasi yang melewati detektor LIGO (ya, "melewati" adalah deskripsi yang cukup tepat, karena gelombang gravitasi tidak berinteraksi secara langsung dengan materi) akan memperpanjang ruang-waktu sepanjang satu lengan "L," dan mengompres ruang-waktu sepanjang lengan lainnya.

Teknologi LIGO secara teoritis mampu mengukur jarak dari Matahari ke bintang terdekat, Proxima Centauri, yang terletak sekitar 4,25 tahun cahaya, "dalam tingkat sekitar lebar rambut manusia," kata David Reitze dari California Institute of Technology (Caltech), direktur eksekutif dari Laboratorium LIGO, mengatakan dalam konferensi pers (11/2).

"LIGO adalah alat pengukur yang paling tepat yang pernah dibangun," tambah Reitze.

Mengonfirmasi Penemuan

Pada 14 September 2015, dua sinyal gelombang gravitasi telah terdeteksi oleh detektor LIGO, dua sinyal tersebut terpisah selama 7 milidetik. Deteksi ganda ini memberi anggota tim ilmuwan LIGO percaya bahwa mereka telah menangkap peristiwa astrofisika tersebut secara langsung.

Tapi pada saat itu, para ilmuwan masih berusaha keras untuk menyingkirkan penjelasan alternatif, agar mereka benar-benar yakin bahwa sinyal tersebut berasal dari gelombang gravitasi. Para ilmuwan akhirnya ,eneliti berbagai data detektor dan output dari berbagai instrumen di observatorium yang mengukur aktivitas seismik, gangguan radio dan banyak sumber lain yang mungkin menyebabkan "kebisingan" yang dideteksi oleh detektor LIGO.

"Butuh waktu lama untuk bisa mengkonfirmasi secara jelas bahwa ini memanglah gelombang gravitasi, kami tidak ingin ada sanggahan sedikitpun tentang penemuan kami," kata co-founder proyek LIGO Rainer Weiss, dari Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Setelah meneliti dari berbagai observaotorium, melalui model superkomputer LIGO akhirnya dapat mengetahui rincian dari sinyal untuk memperkirakan massa dari penggabungan dua Lubang Hitam yang menyebabkan munculnya gelombang gravitasi. Masing-masing Lubang Hitam ini memiliki massa 29 dan 36 kali massa Matahari.

Rincian lebih lanjut yang didapat dari sinyal gelombang gravitasi yang terdeteksi ini mengungkapkan bahwa penggabungan dua Lubang Hitam tersebut terletak pada jarak sekitar 1,3 miliar tahun cahaya dari Bumi, tepatnya di arah langit selatan, dekat Awan Magellan Besar, yang merupakan galaksi satelit dari galaksi Bima Sakti.

Apa Pentingnya Gelombang Gravitasi?

Jika kita bertanya manfaat praktis dari penemuan ini sekarang, astrofisikawan Katie Mack dari University of Melbourne mengungkapkan, temuan ini takkan berdampak banyak. Kalau ada yang mengidap kanker, misalnya, tak akan ada penemuan obat atau alat terapi yang bisa membantu dengan dasar gelombang gravitasi.

Ilmu dasar tak akan memberi manfaat segera, tetapi eksplorasi ilmu pengetahuan dalam sejarah terbukti mendorong berkembangnya teknologi yang mendukung kehidupan lebih baik. Ambil contoh upaya mengungkap Higgs Boson, eksperimen oleh Organisasi Riset Nuklir Eropa tersebut telah mendorong kemunculan internet.

Sekarang, internet memicu revolusi. Manusia bisa berkomunikasi lebih mudah. Bisnis baru berbasis digital berkembang. Bukan tidak mungkin, studi tentang gelombang gravitasi pada masa depan memicu munculnya teknologi pengobatan atau lainnya yang akan menyejahterakan manusia.

Namun, di atas semua itu, sains bukan hanya soal manfaat praktis. Sains juga soal mencari tahu, memahami alam semesta dan lingkungan, serta diri kita sendiri. Gelombang gravitasi akan membantu manusia menjawab tentang penciptaan alam semesta. Apa yang terjadi miliaran tahun lalu pada alam semesta kita? Bagaimana alam semesta ketika masih bayi?

Gelombang gravitasi adalah jendela menuju masa awal semesta. Sementara kita belum mampu melihat dengan detail apa yang ada pada masa lalu itu, kita setidaknya bisa merayakan keberhasilan menemukan "perangkat" untuk melihatnya.