Sebagai sebahagian daripada teori relativiti amnya, Einstein meramalkan bahawa jisim harus memancarkan gelombang graviti. Ia harus dapat mengesan gelombang graviti yang paling kuat ketika mereka melalui Bumi. Dan sebuah balai cerap berasaskan ruang yang dirancang untuk dilancarkan pada tahun 2015 yang disebut LISA semestinya masih kuat.
Para saintis hampir benar-benar melihat gelombang graviti. Kredit gambar: NASA
Graviti adalah kekuatan yang tidak asing lagi. Itu sebab takut ketinggian. Ia memegang bulan ke Bumi, Bumi ke matahari. Ia meminum bir dari gelas kami.
Tetapi bagaimana? Adakah Bumi menghantar pesanan rahsia ke bulan?
Ya, ya - semacam.
Eanna Flanagan, profesor fizik dan astronomi Cornell, telah mengabdikan hidupnya untuk memahami graviti sejak dia seorang pelajar di University College Dublin di tanah kelahirannya di Ireland. Kini, hampir dua dekad setelah meninggalkan Ireland untuk menuntut gelar doktor di bawah relativis terkenal Kip Thorne di California Institute of Technology, karyanya memfokuskan pada meramalkan ukuran dan bentuk gelombang graviti - ramalan fenomena sukar difahami oleh Teori Relativiti Umum Einstein 1916 tetapi yang tidak pernah dikesan secara langsung.
Pada tahun 1974, ahli astronomi Universiti Princeton Russell Hulse dan Joseph H. Taylor Jr. secara tidak langsung mengukur pengaruh gelombang graviti pada bintang neutron yang mengorbit, satu penemuan yang menjadikan mereka Hadiah Nobel dalam fizik 1993. Berkat karya Flanagan dan rakan-rakannya baru-baru ini, para saintis kini hampir dapat melihat gelombang graviti pertama secara langsung.
Suara tidak boleh wujud dalam keadaan hampa. Ia memerlukan media, seperti udara atau air, untuk menyampaikan mesejnya. Begitu juga, graviti tidak boleh wujud tanpa adanya. Ia juga memerlukan media untuk menyampaikan mesejnya. Einstein berteori bahawa medium itu adalah ruang dan waktu, atau "kain ruang-masa."
Perubahan tekanan - gegaran pada drum, pita suara yang bergetar - menghasilkan gelombang bunyi, riak di udara. Menurut teori Einstein, perubahan besar-besaran - perlanggaran dua bintang, debu mendarat di rak buku - menghasilkan gelombang graviti, riak dalam ruang-ruang.
Kerana kebanyakan objek setiap hari mempunyai jisim, gelombang graviti harus berada di sekitar kita. Jadi mengapa kita tidak dapat menjumpainya?
"Gelombang graviti terkuat akan menyebabkan gangguan yang dapat diukur di Bumi 1.000 kali lebih kecil daripada nukleus atom," jelas Flanagan. "Mengesan mereka adalah cabaran teknikal yang besar."
Tindak balas terhadap cabaran itu adalah LIGO, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, percubaan kolosal yang melibatkan kerjasama lebih daripada 300 saintis.
LIGO terdiri daripada dua pemasangan yang jaraknya hampir 2.000 batu - satu di Hanford, Wash., Dan satu di Livingston, La. Setiap kemudahan berbentuk seperti "L," raksasa dengan dua lengan sepanjang 2.5 mil yang terbuat dari diameter 4 kaki paip vakum terbungkus dalam konkrit. Rasuk laser yang sangat stabil melintasi paip, melantun di antara cermin di hujung setiap lengan. Para saintis menjangkakan gelombang graviti yang melintas dapat meregangkan satu lengan dan menekan yang lain, menyebabkan kedua-dua laser bergerak dalam jarak yang sedikit berbeza.
Perbezaannya kemudian dapat diukur dengan "mengganggu" laser di mana lengan berpotongan. Ia setanding dengan dua kereta yang melaju tegak lurus ke persimpangan jalan. Sekiranya mereka menempuh kelajuan dan jarak yang sama, mereka akan selalu terhempas. Tetapi jika jaraknya berbeza, mereka mungkin akan ketinggalan. Flanagan dan rakan-rakannya mengharapkan ketinggalan.
Tambahan pula, berapa banyak laser yang terkena atau terlepas akan memberikan maklumat mengenai ciri dan asal gelombang graviti. Peranan Flanagan adalah untuk meramalkan ciri-ciri ini supaya rakan-rakannya di LIGO tahu apa yang harus dicari.
Kerana had teknologi, LIGO hanya mampu merasakan gelombang graviti frekuensi tertentu dari sumber kuat, termasuk letupan supernova di Bima Sakti dan bintang neutron berputar atau mengorbit dengan cepat di Bima Sakti atau galaksi jauh.
Untuk mengembangkan sumber yang berpotensi, NASA dan Agensi Angkasa Eropah sudah merancang pengganti LIGO, LISA, Antena Ruang Interferometer Laser. LISA sama konsepnya dengan LIGO, kecuali laser akan melintas di antara tiga satelit yang berjarak 3 juta batu menyusuri Bumi di orbit mengelilingi matahari. Hasilnya, LISA dapat mengesan gelombang pada frekuensi yang lebih rendah daripada LIGO, seperti gelombang yang dihasilkan oleh perlanggaran bintang neutron dengan lubang hitam atau perlanggaran dua lubang hitam. LISA dijadualkan dilancarkan pada tahun 2015.
Flanagan dan kolaborator di Massachusetts Institute of Technology baru-baru ini menguraikan tanda gelombang graviti yang dihasilkan apabila lubang hitam supermasif menelan bintang neutron berukuran matahari. Ini adalah tandatangan yang penting untuk dikenali oleh LISA.
"Ketika LISA terbang kita harus melihat beratus-ratus perkara ini," kata Flanagan. "Kami akan dapat mengukur bagaimana ruang dan waktu dilengkung, dan bagaimana ruang seharusnya dipusingkan oleh lubang hitam. Kami melihat sinaran elektromagnetik, dan kami fikir itu mungkin lubang hitam - tetapi sejauh ini kita dapat. Akan sangat menggembirakan apabila akhirnya melihat bahawa relativiti benar-benar berfungsi. "
Tetapi, dia memberi amaran, "Ini mungkin tidak berfungsi. Ahli astronomi memerhatikan bahawa pengembangan alam semesta semakin cepat. Salah satu penjelasannya adalah bahawa relativiti umum perlu diubah: Einstein kebanyakan benar, tetapi dalam beberapa rejim, semuanya dapat berfungsi dengan cara yang berbeda. "
Thomas Oberst adalah pelatih penulis sains di Cornell News Service.
Sumber Asal: Universiti Cornell
