 |
| Ilustrasi penggabungan lubang hitam. (P. Marenfeld/NOAO/AURA/NSF) |
“Mereka akan mengerdilkan
penemuan penggabungan lubang hitam yang terdeteksi oleh LIGO.” Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory adalah observatorium pertama yang pernah mendeteksi gelombang gravitasi, yang
dihasilkan oleh fenomena tabrakan antara lubang hitam pada bulan Februari
2016. “Dan akan terdeteksi dalam waktu 10 tahun,” ungkap astrofisikawan Chiara Mingarelli dari Institut Flatiron di New York.
Para astronom tidak perlu menunggu terlalu lama untuk melihat fenomena terkuat di seluruh kosmos, yaitu
penggabungan antara dua lubang hitam supermasif yang diprediksi akan terjadi 10 tahun lagi. Lubang hitam supermasif bersemayam di jantung galaksi raksasa, termasuk
Bima Sakti kita sendiri, dan dapat mengandung massa jutaan atau miliaran
kali lipat massa Matahari. Sebagai perbandingan, fenomena penggabungan antar lubang
hitam yang pernah dideteksi oleh detektor gelombang gravitasi hanya
memiliki massa beberapa lusin Matahari.
“Gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh
penggabungan lubang hitam supermasif biner ini adalah yang terkuat di alam semesta,” jelas Mingarelli.
Selama satu dekade terakhir, para ilmuwan yang tergabung dalam kolaborasi North American
Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) telah "mendengarkan" gelombang gravitasi konstan frekuensi rendah.
Upaya teoritis memprediksi derau yang dihasilkan oleh tabrakan yang melibatkan dua lubang hitam supermasif, dengan
massa jutaan atau miliaran kali lipat Matahari, seharusnya
dapat terdeteksi dari Bumi. NANOGrav memang belum mendengar derau, namun upaya yang mengarah ke sana justru mengungkap rincian baru tentang evolusi dan penyatuan galaksi, menurut anggota tim.
NANOGrav telah memantau 54 pulsar di
seluruh Bima Sakti menggunakan dua teleskop radio paling sensitif, Teleskop
Green Bank di Virginia Barat dan Observatorium Arecibo di Puerto Riko. Tim berharap dapat mendengar suara frekuensi rendah yang khas.
“Sementara LIGO mendeteksi nada derau yang tinggi, nada pulsar lebih rendah,” kata Mingarelli.
Studi yang digelar Mingarelli bersama tim adalah studi pertama
menggunakan data nyata, bukan simulasi komputer, untuk memprediksi kapan fenomena semacam itu akan berlangsung. Deteksi penggabungan antar lubang hitam
supermasif menawarkan wawasan baru tentang evolusi galaksi raksasa dan lubang hitam supermasif.
Ketika dua galaksi bertabrakan dan menyatu, lubang hitam supermasif di masing-masing galaksi mengarah ke pusat galaksi baru. Mereka akan saling mendekat dan bergabung untuk membentuk lubang hitam tunggal yang lebih besar. Proses penyatuan menghasilkan gelombang gravitasi dan mengirim riak-riak di jalinan ruang dan waktu.
Meskipun gelombang gravitasi mereka sangat kuat, namun berada di luar panjang gelombang detektor LIGO
dan Virgo.
Gelombang gravitasi yang
dihasilkan oleh penggabungan dua lubang hitam supermasif justru akan
memengaruhi pulsar, yang bertindak layaknya metronom kosmik.
Metronom adalah sebuah alat yang dapat mengeluarkan suara (atau ketukan) dengan
interval yang stabil. Rotasi pulsar yang sangat cepat mengirim denyut
gelombang radio dalam ritme yang stabil. Saat gelombang gravitasi melintas, meregangkan dan meremas ruang di antara pulsar dan Bumi, maka ritme akan sedikit berubah. Perubahan kemudian dipantau oleh proyek-proyek
observasi pulsar di Bumi.
“Ketika melintasi Bima Sakti, gelombang
gravitasi meregangkan dan meremas jalinan ruang dan waktu, sehingga menggoncang pulsar
dan Bumi,” ujar Mingarelli kepada Space.com. “Dan kita bisa mengukur
goncangan dengan melihat perubahan ritme denyut gelombang radio
pulsar.”
Dua pulsar “bagaikan lengan-lengan
interferometer LIGO, tapi, bukan lengan yang panjangnya 4 kilometer seperti di
Bumi. Panjang kedua pulsar mencapai 3.000 tahun cahaya,” tambah Mingarelli.
“Pulsar timing array bagaikan detektor gelombang gravitasi dalam skala galaksi.”
Saat ini, ada tiga proyek yang membaca tempo gelombang
radio dari pulsar terdekat, yaitu : Parkes
Pulsar Timing Array di Australia, North
American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves dan European Pulsar Timing Array. Ketiga proyek ini membentuk International
Pulsar Timing Array.
Galaksi raksasa yang ukurannya setara dengan galaksi Sombrero, mungkin menawarkan pemandangan pertama terhadap penggabungan sepasang lubang hitam supermasif. Galaksi menyerupai topi khas Meksiko ini cukup besar, sehingga fenomena penggabungan antar
lubang hitam yang terjadi di sana akan menghasilkan gelombang
gravitasi yang dapat kita deteksi. Namun lubang hitam supermasif di pusat Sombrero tidak begitu besar, sehingga durasi penggabungannya terjadi relatif cepat. Para periset dari
Universitas Columbia memprediksi sepasang lubang hitam supermasif yang
konvergen (bersatu di satu tempat) di rasi bintang Virgo, tak lama lagi akan bertabrakan.
Mingarelli bersama para kolega memperkirakan
berapa lama proyek mampu mendeteksi penggabungan lubang
hitam supermasif pertama mereka. Tim menyusun katalog galaksi-galaksi terdekat yang berpotensi menampung sepasang lubang hitam supermasif. Tim selanjutnya menggabungkan katalog dengan peta pulsar terdekat
untuk menghitung probabilitas deteksi dari waktu ke
waktu.
“Jika mempertimbangkan posisi pulsar di
langit, pada dasarnya kita memperoleh 100% kesempatan untuk mendeteksi
sesuatu dalam waktu 10 tahun,” ucap Mingarelli. “Dan yang kami pilih adalah lubang hitam supermasif biner lokal.”
Kejutan dari hasil perhitungan terletak di galaksi mana yang paling berpotensi menawarkan pandangan sekilas tentang fenomena penggabungan antar lubang hitam supermasif. Galaksi raksasa berarti lubang hitamnya lebih besar dan akan menghasilkan gelombang gravitasi yang lebih kuat. Tapi, lubang hitam supermasif justru bergabung bergabung lebih cepat dan mengurangi persentase keberhasilan deteksi gelombang gravitasi.
Penggabungan lubang hitam di galaksi raksasa seperti Messier 87 (M87), akan menghasilkan gelombang gravitasi yang terdeteksi selama
4 juta tahun. Sedangkan galaksi yang lebih kecil seperti galaksi Sombrero justru menawarkan durasi deteksi selama 160 juta tahun. M87 adalah
salah satu galaksi yang paling masif di alam semesta lokal, yang memiliki gugus bintang globular dalam jumlah besar, sekitar 12.000 gugus. Sebagai perbandingan, Bima Sakti hanya memiliki sekitar 150-200 gugus bintang globular.
Deteksi gelombang gravitasi akan memberikan para
astrofisikawan pemahaman yang lebih baik tentang penggabungan di jantung
galaksi, menurut Mingarelli, sekaligus menyediakan metode baru untuk mempelajari
fisika fundamental tidak dapat diakses dengan cara-cara lain.
Jumlah lubang hitam supermasif biner juga menawarkan probabilitas seberapa sering penggabungan antar galaksi terjadi.
Jika penggabungan sepasang lubang hitam supermasif
tidak dapat diamati, berarti mereka terpisah dalam jarak tiga tahun cahaya (satu parsec).
Disebut Final Parsec Problem, sepasang lubang hitam supermasif yang terpisah satu parsec akan saling mendekat seiring waktu, ketika orbit mereka terdegradasi karena terlepasnya energi
yang menghasilkan gelombang gravitasi. Namun proses ini membutuhkan waktu yang lebih lama daripada usia alam semesta saat ini.
Entah bagaimana akhirnya para ilmuwan mendeteksi penggabungan dua lubang hitam supermasif, “pastinya
akan sangat menarik,” pungkas Mingarelli.
Ditulis oleh: Staf www.dailygalaxy.com
#terimakasihgoogle
Komentar
Posting Komentar