Menguji Teori Einstein dengan Sistem Bintang Triple

Ilustrasi sistem bintang triple.
NRAO

Teori gravitasi Einstein telah diuji dengan berbagai cara, mulai dari presesi lambat orbit Merkurius hingga deteksi gelombang gravitasi. Sejauh ini teori relativitas berhasil lulus dari setiap ujian, tapi bukan berarti sepenuhnya benar. Seperti teori-teori lainnya, relativitas umum didasarkan pada asumsi tertentu tentang sifat alam semesta. Asumsi terbesar dalam relativitas adalah prinsip ekuivalensi umum.

Prinsip ekuivalensi telah diusulkan oleh Galileo dan Newton, yang pada dasarnya menyatakan bahwa dua benda dalam wujud apa pun akan jatuh pada tingkat yang sama di bawah gaya gravitasi, kecuali ada hal-hal tertentu yang memengaruhi, seperti hambatan udara. Jadi bola bowling dan bulu yang ringan, harus jatuh pada tingkat yang sama di bawah gaya gravitasi. Eskperimen yang telah menguji prinsip ekuivalensi, menunjukkan bagaimana prinsip ini menyediakan prediksi yang bagus dalam sains.

Dalam gravitasi Newton, prinsip ekuivalensi sekadar berarti gaya gravitasi sebuah benda sebanding dengan massanya. Jadi meskipun prinsip ekuivalensi hanyalah sebuah prediksi, kita masih bisa menggunakan gravitasi Newton. Tapi menurut teori relativitas Einstein, gravitasi bukanlah sebuah gaya, melainkan efek dari jalinan ruang dan waktu yang saling menyilang atau berlawanan (seperti warp/vertikal dan weft/horisontal dalam proses pembentukan kain tenun). Agar teori relativitas benar, maka prinsip ekuivalensi tidak boleh dianggap kurang benar, tetapi harus pasti benar. Jika benda “jatuh” karena kelengkungan ruang itu sendiri, maka semuanya harus jatuh pada tingkat yang sama, karena semuanya berada dalam jalinan ruang dan waktu yang sama.

Tapi ada kecenderungan menarik untuk prinsip ini. Salah satu hal yang diprediksi oleh relativitas adalah massa dan energi yang saling terkait. Di sinilah persamaan Einstein yang paling terkenal E=mc² turut berperan. Biasanya “relativistik massa” suatu benda secara efektif sama dengan massa secara umum, namun objek-objek kosmik seperti bintang neutron memiliki medan gravitasi dan elektromagnetik yang begitu kuat, sehingga massa relativistiknya sedikit lebih besar daripada massa materinya. Jika gaya gravitasi sebuah benda sebanding dengan massa dan energi, maka bintang neutron harus jatuh sedikit lebih cepat daripada objek yang lebih ringan. Jika Einstein benar, maka bintang neutron harus jatuh pada tingkat yang sama persis dengan objek-objek lainnya.

Beberapa tahun yang lalu, para astronom menemukan sebuah sistem yang terdiri dari tiga bintang yang saling mengorbit. Dua di antaranya adalah bintang katai putih, sedangkan yang ketiga adalah bintang neutron. Bintang neutron di dalam sistem adalah pulsar, yang memancarkan pulsa energi radio. Tempo waktu pulsa ditentukan oleh rotasi bintang neutron yang pada dasarnya konstan. Setiap variasi dalam tempo waktu pulsa adalah karena pergerakan bintang neutron pada orbitnya. Dengan kata lain, kita dapat menggunakan pulsa radio untuk mengukur pergerakan bintang neutron dengan sangat akurat.

Setiap bintang dalam sistem triple ini pada dasarnya “jatuh” ke medan gravitasi bintang-bintang lain yang membentuk sistem. Belum lama ini, satu tim astronom mengamati sistem untuk mempelajari apakah bintang neutron jatuh pada tingkat yang berbeda dan tidak sesuai dengan prediksi Einstein. Hasil observasi ternyata sesuai dengan teori relativitas umum Einstein. Untuk 0,16 seperseribu persen (batas pengamatan data tim astronom) bintang neutron jatuh pada tingkat yang sama dengan bintang katai putih.

Sekali lagi, teori gravitasi Einstein ternyata benar.

Ditulis oleh: Brian Koberlein, kontributor www.forbes.com

Sumber: Testing Einstein's Theory With A Triple Play

Artikel terkait: Tarian Kosmik dari Tiga Bintang Mati Bisa Mematahkan Relativitas

#terimakasihgoogle