Seberapa cepat sebenarnya gravitasi?
PALEMBANG, GESAHKITA COM—-Berkat pengamatan gelombang gravitasi, para ilmuwan mampu menyelesaikan perdebatan lama mengenai kecepatan gravitasi.
Sepanjang sejarah, para ilmuwan telah mengajukan banyak jawaban mengenai kecepatan gravitasi yang tepat. Secara umum, dua proposisi utama yang ada adalah bahwa gravitasi itu sangat cepat atau sama cepatnya dengan kecepatan cahaya. Berkat pengamatan gelombang gravitasi yang tercatat pada tahun 2017, kini kita mengetahui bahwa gravitasi dan cahaya bergerak dengan kecepatan yang sama.
Dari semua gaya fundamental yang diketahui umat manusia, gravitasi adalah gaya yang paling familiar sekaligus yang menyatukan alam semesta, menghubungkan galaksi-galaksi jauh dalam jaringan kosmik yang luas dan saling berhubungan. Dengan mengingat hal tersebut, pertanyaan yang menarik untuk direnungkan adalah apakah gravitasi memiliki kecepatan. Ternyata memang demikian, dan para ilmuwan telah mengukurnya dengan tepat.
Mari kita mulai dengan eksperimen pikiran. Misalkan pada saat ini, entah bagaimana, Matahari dibuat menghilang tidak hanya menjadi gelap, namun menghilang seluruhnya. Kita tahu bahwa cahaya bergerak dengan kecepatan tetap: 300.000 kilometer per detik, atau 186.000 mil per detik. Dari jarak yang diketahui antara Bumi dan Matahari (150 juta kilometer, atau 93 juta mil), kita dapat menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan sebelum kita di Bumi mengetahui bahwa Matahari telah menghilang. Diperlukan waktu sekitar delapan menit 20 detik sebelum langit siang menjadi gelap.
Tapi bagaimana dengan gravitasi? Jika Matahari menghilang, ia tidak hanya berhenti memancarkan cahaya, tetapi juga berhenti mengerahkan gravitasi yang menahan planet-planet pada orbitnya. Kapan kita akan mengetahuinya?
Jika gravitasi bergerak sangat cepat, gravitasi juga akan menghilang begitu Matahari menghilang. Kita masih bisa melihat Matahari selama kurang lebih delapan menit, tapi Bumi sudah mulai mengembara menuju ruang antarbintang. Di sisi lain, jika gravitasi bergerak dengan kecepatan cahaya, planet kita akan terus mengorbit Matahari seperti biasa selama delapan menit 20 detik, setelah itu ia akan berhenti mengikuti jalur biasanya.
Tentu saja, jika gravitasi bergerak dengan kecepatan lain, interval antara saat para penyembah Matahari yang berada di pantai menyadari bahwa Matahari telah menghilang dan saat para astronom mengamati bahwa Bumi bergerak ke arah yang salah akan berbeda. Jadi, berapa kecepatan gravitasi?
Jawaban berbeda telah diajukan sepanjang sejarah ilmiah. Sir Isaac Newton, penemu teori gravitasi canggih pertama, percaya bahwa kecepatan gravitasi tidak terbatas. Dia memperkirakan bahwa jalur Bumi melalui ruang angkasa akan berubah sebelum manusia yang berada di Bumi menyadari bahwa Matahari telah hilang.
Di sisi lain, Albert Einstein percaya bahwa gravitasi bergerak dengan kecepatan cahaya. Dia memperkirakan bahwa manusia akan secara bersamaan menyadari hilangnya Matahari dan perubahan jalur Bumi melintasi kosmos. Dia memasukkan asumsi ini ke dalam teori relativitas umum, yang saat ini merupakan teori gravitasi yang paling diterima, dan teori tersebut memprediksi dengan tepat jalur planet mengelilingi Matahari. Teorinya menghasilkan prediksi yang lebih akurat dibandingkan teori Newton. Jadi, bisakah kita menyimpulkan bahwa Einstein benar?
Tidak, kita tidak bisa. Jika kita ingin mengukur kecepatan gravitasi, kita perlu memikirkan cara untuk mengukurnya secara langsung. Dan, tentu saja, karena kita tidak bisa “menghilangkan” Matahari begitu saja untuk menguji ide Einstein, kita perlu mencari cara lain.
Teori gravitasi Einstein menghasilkan prediksi yang dapat diuji. Yang paling penting adalah dia menyadari bahwa gravitasi yang biasa kita alami dapat dijelaskan sebagai distorsi struktur ruang: semakin besar distorsinya, semakin tinggi gravitasinya. Dan gagasan ini mempunyai konsekuensi yang signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa ruang dapat ditempa, mirip dengan permukaan trampolin, yang terdistorsi ketika seorang anak menginjaknya. Terlebih lagi, jika anak tersebut melompat ke atas trampolin, permukaannya akan berubah: memantul ke atas dan ke bawah.
Demikian pula, ruang secara metaforis dapat “memantul ke atas dan ke bawah”, meskipun lebih tepat dikatakan bahwa ruang berkontraksi dan mengendur serupa dengan cara udara mentransmisikan gelombang suara. Distorsi spasial ini disebut “gelombang gravitasi” dan bergerak dengan kecepatan gravitasi. Jadi, jika kita bisa mendeteksi gelombang gravitasi, kita mungkin bisa mengukur kecepatan gravitasi. Namun mendistorsi ruang angkasa dengan cara yang dapat diukur oleh para ilmuwan cukup sulit dan jauh melampaui teknologi saat ini. Untungnya, alam telah membantu kita.
Mengukur gelombang gravitasi
Di luar angkasa, planet mengorbit bintang. Namun terkadang bintang mengorbit bintang lain. Beberapa dari bintang-bintang tersebut dulunya sangat besar dan telah menjalani hidup mereka dan mati, meninggalkan lubang hitam – mayat dari bintang masif yang telah mati. Jika dua bintang tersebut mati, maka ada dua lubang hitam yang mengorbit satu sama lain. Saat mengorbit, mereka memancarkan radiasi gravitasi dalam jumlah kecil (dan saat ini tidak terdeteksi), yang membuat mereka kehilangan energi dan mendekat satu sama lain. Akhirnya, kedua lubang hitam itu berada cukup dekat sehingga mereka menyatu. Proses kekerasan ini melepaskan gelombang gravitasi dalam jumlah besar. Dalam sepersekian detik saat kedua lubang hitam bersatu, penggabungan tersebut melepaskan lebih banyak energi dalam gelombang gravitasi daripada seluruh cahaya yang dipancarkan oleh semua bintang di Alam Semesta tampak dalam waktu yang sama.
Meskipun radiasi gravitasi Untuk mendeteksi distorsi ini, para ilmuwan mengambil dua tabung, masing-masing panjangnya sekitar 2,5 mil (4 kilometer), dan mengarahkannya pada 90 derajat, sehingga membentuk huruf “L.” Mereka kemudian menggunakan kombinasi cermin dan laser untuk mengukur panjang kedua kakinya. Radiasi gravitasi akan mengubah panjang kedua tabung secara berbeda, dan jika mereka melihat pola perubahan panjang yang tepat, mereka telah mengamati gelombang gravitasi.mengembangkan teknologi untuk mendeteksinya. pada tahun 1916, para ilmuwan membutuhkan waktu hampir satu abad untuk diprediksi
Berlanggananlah untuk mendapatkan cerita yang berlawanan dengan intuisi, mengejutkan, dan berdampak yang dikirimkan ke kotak masuk Anda setiap hari Kamis
Pengamatan pertama gelombang gravitasi terjadi pada tahun 2015, ketika dua lubang hitam yang terletak lebih dari 1 miliar tahun cahaya dari Bumi bergabung. Meskipun ini adalah momen yang sangat menarik dalam astronomi, hal ini tidak menjawab pertanyaan tentang kecepatan gravitasi. Untuk itu, diperlukan pengamatan yang berbeda.
Meskipun gelombang gravitasi dipancarkan ketika dua lubang hitam bertabrakan, kemungkinan penyebabnya bukan hanya itu. Gelombang gravitasi juga dipancarkan ketika dua bintang neutron saling bertabrakan. Bintang neutron juga merupakan bintang yang terbakar – mirip dengan lubang hitam, tetapi sedikit lebih ringan. Selain itu, ketika bintang-bintang neutron bertabrakan, mereka tidak hanya memancarkan radiasi gravitasi, tetapi juga memancarkan semburan cahaya dahsyat yang dapat dilihat di seluruh alam semesta. Untuk menentukan kecepatan gravitasi, para ilmuwan perlu melihat penggabungan dua bintang neutron.
Mendeteksi gelombang gravitasi dan dua detik kemudian, observatorium orbital mendeteksi radiasi gamma, yang merupakan suatu bentuk cahaya, dari lokasi yang sama di luar angkasa. berasal dari galaksi yang terletak 130 juta tahun cahaya jauhnya. Akhirnya, para astronom menemukan apa yang mereka butuhkan untuk menentukan kecepatan gravitasi.
Penggabungan dua bintang neutron memancarkan cahaya dan gelombang gravitasi secara bersamaan, sehingga jika gravitasi dan cahaya memiliki kecepatan yang sama, maka keduanya harus terdeteksi di Bumi pada waktu yang bersamaan. Mengingat jarak galaksi yang menampung kedua bintang neutron ini, kita mengetahui bahwa kedua jenis gelombang tersebut telah menempuh jarak sekitar 130 juta tahun dan tiba dalam waktu dua detik satu sama lain.
Jadi itulah jawabannya. Gravitasi dan cahaya bergerak dengan kecepatan yang sama, ditentukan oleh pengukuran yang tepat. Hal ini sekali lagi memvalidasi Einstein dan mengisyaratkan sesuatu yang mendalam tentang sifat ruang. Para ilmuwan berharap suatu hari nanti dapat memahami sepenuhnya mengapa kedua fenomena yang sangat berbeda ini memiliki kecepatan yang sama.
aLih bahasa gesahkita
