Gelombang Gravitasi dan Kecelakaan Bintang Neutron – Ketika 2010 berakhir, kita dapat melihat kembali era yang penuh dengan penemuan. Dalam 10 tahun terakhir, para ilmuwan di seluruh dunia membuat kemajuan luar biasa menuju pemahaman tubuh manusia, planet kita, dan kosmos yang mengelilingi kita. Terlebih lagi, ilmu pengetahuan di tahun 2010 menjadi lebih global dan kolaboratif daripada sebelumnya. Saat ini, terobosan besar lebih mungkin datang dari kelompok 3.000 ilmuwan daripada kelompok tiga.
Mendeteksi gelombang gravitasi pertama
Pada tahun 1916, Albert Einstein mengusulkan bahwa ketika benda-benda dengan massa yang cukup berakselerasi, mereka terkadang dapat menciptakan gelombang yang bergerak melalui jalinan ruang dan waktu seperti riak di permukaan kolam. Meskipun Einstein belakangan meragukan keberadaan mereka, kerutan ruang-waktu ini disebut gelombang gravitasi adalah prediksi utama relativitas, dan pencarian mereka memikat para peneliti selama beberapa dekade. https://www.ardeaservis.com/
Meskipun petunjuk kuat tentang gelombang pertama kali muncul pada tahun 1970-an, tidak ada yang langsung mendeteksi mereka sampai tahun 2015, ketika LIGO observatorium yang berbasis di AS merasakan gempa susulan dari tabrakan jauh antara dua lubang hitam. Penemuan itu, yang diumumkan pada 2016, membuka cara baru untuk “mendengar” kosmos. www.benchwarmerscoffee.com
Pada 2017, LIGO dan observatorium Eropa Virgo merasakan getaran lain, kali ini terjadi ketika dua benda ultra padat yang disebut bintang neutron bertabrakan. Teleskop di seluruh dunia melihat ledakan terkait, menjadikan peristiwa itu yang pertama kali diamati dalam gelombang cahaya dan gravitasi. Data tengara telah memberi para ilmuwan pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang bagaimana gravitasi bekerja dan bagaimana elemen-elemen seperti emas dan perak terbentuk.
Tetapi dengan acara terbaru ini, tim yang menggunakan sekitar seratus instrumen di sekitar 70 observatorium dapat melacak dan menyaksikan bencana alam dalam berbagai gelombang cahaya, memungkinkan para astronom untuk meneliti sumber riak kosmik ini untuk pertama kalinya.
“Kami melihat fenomena yang sama sekali baru yang belum pernah dilihat oleh manusia,” kata Andy Howell dari University of California, Santa Barbara. “Ini adalah hal yang luar biasa yang tidak dapat diduplikasi dalam hidup kita.” Tidak seperti bertabrakan dengan lubang hitam, bintang-bintang neutron yang dihancurkan mengeluarkan puing-puing radioaktif yang dapat dilihat oleh teleskop — jika Anda tahu kapan dan di mana mencarinya.
Pada akhirnya, sekitar 3.500 orang terlibat dalam deteksi gelombang gravitasi dan forensik astrofisika berikutnya; hasil proyek besar-besaran ini dilaporkan hari ini di 40 makalah yang muncul di beberapa jurnal ilmiah, termasuk Science and Physical Review Letters.
Bersama-sama, pengamatan membantu para astronom memverifikasi beberapa teori lama dalam fisika dan menyelesaikan perdebatan tentang asal-usul emas dan unsur-unsur berat lainnya di kosmos — penemuan yang dimungkinkan oleh bidang astronomi gelombang gravitasi yang baru muncul.
Waktu berpetualang
Bukti pertama, meskipun tidak langsung, untuk keberadaan gelombang gravitasi muncul pada tahun 1974. Tetapi sebenarnya tersangkut gelombang terbukti sulit selama beberapa dekade, karena jumlah yang mereka gunakan untuk mengubah ruang-waktu di Bumi sangat kecil — berdasarkan urutan sebagian kecil dari lebar inti atom.
Untuk mencoba dan merasakan perubahan-perubahan kecil yang luar biasa ini di kosmos, para peneliti menciptakan Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, atau LIGO. Detektor kembar observatorium masing-masing menggunakan laser untuk mengukur perubahan kecil pada jarak antara pasangan cermin yang dibuat ketika gelombang gravitasi membasahi Bumi; detektor ketiga, dijalankan oleh tim Virgo Eropa, sekarang melakukan hal yang sama.
Pada awal 2016, para ilmuwan di LIGO mengumumkan terobosan: Instrumen mereka yang sangat sensitif akhirnya berhasil menangkap buruan mereka. Sejak itu, LIGO telah mengkonfirmasi tiga acara lagi, masing-masing dibuat oleh penggabungan lubang hitam, dan para pemimpin tim telah dianugerahi Penghargaan Nobel Fisika 2017.
Tetapi pagi-pagi sekali tanggal 17 Agustus, detektor LIGO mencatat sesuatu yang baru. Gelombang gravitasi yang mengubah jarak antara sepasang cermin itu mengandung petunjuk yang menunjukkan bahwa sumbernya bukanlah lubang hitam, tetapi menggabungkan bintang mati.
Dua detik setelah sinyal itu mengguncang detektor LIGO, Teleskop Ruang Angkasa Sinar Gamma Fermi yang mengorbit menangkap kilatan sinar gamma yang berasal dari wilayah langit yang sama dengan sinyal LIGO. Berlangsung kurang dari dua detik, kilatan itu tampak seperti ledakan sinar gamma pendek jenis ledakan kosmik yang diperkirakan dihasilkan oleh tabrakan bintang-bintang neutron.
Dancing With the Stars
Masukkan Charlie Kilpatrick, sebuah postdoc di University of California, Santa Cruz. Setelah gelombang gravitasi dan pemicu sinar gamma masuk, Kilpatrick dan rekan-rekannya dengan cepat bekerja menyaring tumpukan galaksi di wilayah yang kira-kira sama dengan sumber sinyal baru.
Di bawah perintah mereka ada teleskop kecil dan sederhana di tanah di Chili, dan segera setelah langit Chili gelap, mereka berencana untuk menargetkan masing-masing galaksi dan mencari tanda-tanda aktivitas. Tetapi mereka harus cepat: Bagian langit itu hanya akan terlihat selama satu atau dua jam sebelum tergelincir di bawah cakrawala.
Sekitar 10 jam setelah peringatan LIGO-Virgo padam, galaksi kelima Kilpatrick menatap berkilauan dengan titik terang yang belum pernah ada sebelumnya tanda yang sangat menggoda bahwa sesuatu yang dramatis telah terjadi. Tim mengirim telegram yang memberi tahu orang lain tentang penemuan itu. Dalam 42 menit, lima kelompok lain, termasuk Howell, memiliki galaksi di garis bidik mereka.
Teori Big Bang
Berkat kerja detektif yang cepat, para ilmuwan dapat mempelajari ledakan di seluruh spektrum elektromagnetik, dalam segala hal mulai dari gelombang radio hingga sinar gamma.
Merger sekarang menyelesaikan perdebatan lama tentang asal usul unsur-unsur berat dalam tabel periodik: logam mulia, termasuk emas dan platinum, dan hal-hal seperti yang digunakan para ilmuwan neodymium ketika membangun laser seperti LIGO.
Untuk waktu yang lama, para ilmuwan mengira logam-logam ini ditempa terutama di perut bintang-bintang besar yang mati karena ledakan. Tetapi karya yang lebih baru menunjukkan bahwa supernova seperti itu tidak cukup mengeluarkan barang-barang ini ke dalam kosmos untuk menjelaskan apa yang kita lihat.
Membangun elemen-elemen ini membutuhkan netron berlebih, salah satu partikel yang membentuk inti atom; seperti yang diduga, ini dibebaskan dalam jumlah besar ketika bintang-bintang neutron terkoyak.
Stranger Things
Terlepas dari identitasnya, sisa tabrakan menimbulkan sejumlah pertanyaan tentang benda-benda terpadat yang diketahui di alam semesta. Selain itu, ledakan dan akibatnya tidak berjalan persis seperti yang diperkirakan. Ledakan sinar gamma relatif lemah dan jauh lebih redup daripada peristiwa serupa yang terlihat sebelumnya, kata Mansi Kasliwal dari Caltech. Plus, butuh lebih lama dari yang diharapkan untuk sinar-x dan gelombang radio untuk mengenai detektor setelah ledakan.
Pengamatan yang dilaporkan pada akhir Desember, yang mencakup lebih dari seratus hari data radio, mendukung gagasan jet yang tersedak kepompong. Itu menimbulkan pertanyaan apakah merger semacam itu memang bertanggung jawab atas ledakan sinar gamma pendek. Sementara itu, para astronom tidak diragukan lagi akan merayakan nasib baik mereka ketika melihat ledakan dengan sangat rinci.