Selama hampir 100 tahun, para saintis telah mencari bukti langsung mengenai keberadaan gelombang graviti yang samar-samar pada struktur ruang masa yang diramalkan dalam teori Relativiti Umum Albert Einsteins. Hari ini, pencarian gelombang graviti telah menjadi usaha di seluruh dunia yang melibatkan ratusan saintis. Sejumlah besar kemudahan darat telah dikembangkan di Eropah, Amerika Syarikat dan Jepun, tetapi pencarian yang paling canggih akan segera dilakukan di angkasa lepas.
Bercakap pada hari Selasa 5 April di Mesyuarat Astronomi Nasional RAS di Birmingham, Profesor Mike Cruise akan menerangkan projek ESA-NASA bersama yang disebut LISA (Laser Interferometric Space Antenna). Dijadualkan dilancarkan pada tahun 2012, LISA akan terdiri daripada tiga kapal angkasa yang terbang dalam formasi di sekitar Matahari, menjadikannya instrumen ilmiah terbesar yang pernah diletakkan di orbit.
LISA diharapkan dapat memberikan peluang kejayaan terbaik dalam mencari gelombang graviti frekuensi rendah yang menarik, kata Profesor Cruise. Namun, misi tersebut adalah salah satu cabaran teknologi yang paling kompleks yang pernah dilakukan. Menurut teori Einsteins, gelombang graviti disebabkan oleh pergerakan massa besar (contohnya bintang neutron atau lubang hitam) di Alam Semesta. Pengaruh graviti antara objek jauh berubah ketika massa bergerak, dengan cara yang sama bahawa cas elektrik bergerak membuat gelombang elektromagnetik yang dapat dikesan oleh set radio dan TV.
Dalam hal partikel atom yang sangat ringan seperti elektron, pergerakannya dapat sangat cepat, sehingga menghasilkan gelombang pada frekuensi yang luas, termasuk kesan yang kita sebut sinar dan sinar-X. Oleh kerana objek yang menghasilkan gelombang graviti jauh lebih besar dan lebih besar daripada elektron, saintis berharap dapat mengesan gelombang frekuensi yang jauh lebih rendah dengan jangka masa antara pecahan sesaat hingga beberapa jam.
Gelombang memang sangat lemah. Mereka mendedahkan diri mereka sebagai peregangan dan penguncupan jarak antara jisim ujian yang digantung dengan cara yang membolehkan mereka bergerak. Sekiranya dua jisim ujian seperti itu berjarak satu meter, maka gelombang kekuatan graviti yang sedang dicari akan mengubah pemisahan mereka hanya dengan 10e-22 meter, atau sepersepuluh seperseribu sepersepuluh sepersejuta juta meter.
Perubahan dalam pemisahan ini sangat kecil sehingga mencegah jisim ujian terganggu oleh kesan graviti objek tempatan, dan bunyi gempa atau gegaran Bumi itu sendiri, adalah masalah sebenar yang membatasi kepekaan pengesan. Oleh kerana panjang setiap meter dalam jarak antara jisim ujian muncul secara terpisah dengan perubahan kecil yang dicari, peningkatan panjang pemisahan antara jisim menimbulkan perubahan keseluruhan yang lebih besar yang dapat dikesan. Akibatnya, pengesan gelombang graviti dibuat seluas mungkin.
Alat pengesan darat semasa meliputi jarak beberapa kilometer dan seharusnya dapat mengukur jangka masa milisaat objek berputar pantas seperti bintang neutron yang tersisa dari letupan bintang, atau perlanggaran antara objek di kawasan galaksi tempatan kami. Namun, ada minat yang kuat untuk membina alat pengesan untuk mencari perlanggaran antara lubang hitam besar yang berlaku semasa penggabungan galaksi lengkap. Kejadian ganas ini akan menghasilkan isyarat dengan frekuensi yang sangat rendah - terlalu rendah untuk diperhatikan di atas bunyi seismik Bumi secara rawak.
Jawapannya adalah pergi ke angkasa, jauh dari gangguan seperti itu. Dalam kes LISA, ketiga kapal angkasa akan terbang dalam formasi, jaraknya 5 juta kilometer. Sinar laser yang bergerak di antara mereka akan mengukur perubahan dalam pemisahan yang disebabkan oleh gelombang graviti dengan ketepatan sekitar 10 picometres (seratus ribu sepersejuta meter). Oleh kerana jisim ujian pada setiap kapal angkasa harus dilindungi dari pelbagai gangguan yang disebabkan oleh partikel bermuatan di angkasa, mereka mesti ditempatkan di ruang vakum di kapal angkasa. Ketepatan yang diperlukan adalah 1.000 kali lebih menuntut daripada yang pernah dicapai di angkasa lepas dan oleh itu ESA sedang menyiapkan penerbangan ujian sistem pengukuran laser dalam misi bernama LISA Pathfinder, yang akan dilancarkan pada tahun 2008.
Saintis dari University of Birmingham, University of Glasgow dan Imperial College London kini sedang menyiapkan instrumen untuk LISA Pathfinder dengan kerjasama ESA dan rakan-rakannya di Jerman, Itali, Belanda, Perancis, Sepanyol dan Switzerland. Ketika LISA beroperasi di orbit, kami berharap dapat melihat Alam Semesta melalui jendela baru yang ditawarkan oleh gelombang graviti, kata Cruise. Sebagai tambahan kepada bintang neutron dan lubang hitam besar, kita mungkin dapat mengesan gema Big Bang dari gelombang graviti yang memancarkan pecahan kecil sesaat setelah peristiwa yang memulakan Alam Semesta kita pada evolusi semasa.
Sumber Asal: Siaran Berita RAS
