Pada 11 Februari 2016, para ilmuwan di Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) mengumumkan deteksi pertama gelombang gravitasi. Perkembangan ini, yang mengkonfirmasi prediksi yang dibuat oleh Teori Relativitas Umum Einstein satu abad yang lalu, telah membuka jalan baru penelitian bagi para kosmologis dan astrofisika. Sejak saat itu, lebih banyak deteksi telah dilakukan, yang semuanya dikatakan sebagai hasil penggabungan lubang hitam.
Deteksi terbaru terjadi pada 14 Agustus 2017, ketika tiga observatorium - Advanced LIGO dan detektor Advanced Virgo - secara bersamaan mendeteksi gelombang gravitasi yang diciptakan dengan menggabungkan lubang hitam. Ini adalah pertama kalinya gelombang gravitasi dideteksi oleh tiga fasilitas berbeda dari seluruh dunia, sehingga mengantarkan era baru penelitian jaringan global ke dalam fenomena kosmik ini.
Studi yang merinci pengamatan ini baru-baru ini diterbitkan secara online oleh LIGO Scientific Collaboration dan Virgo Collaboration. Berjudul "GW170814: Pengamatan Tiga Detektor Gelombang Gravitasi dari Binary Black Hole Coalescence", studi ini juga telah diterima untuk publikasi dalam jurnal ilmiah Surat Tinjauan Fisik.
Acara, yang ditunjuk sebagai GW170814, diamati pada pukul 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT) pada 14 Agustus 2017. Acara ini dideteksi oleh dua LIGO National Science Foundation dari dua LIGO detektor (terletak di Livingston, Louisiana, dan Hanford, Washington) dan detektor Virgo yang terletak di dekat Pisa, Italia - yang dikelola oleh Pusat Penelitian Ilmiah Nasional (CNRS) dan Institut Nasional untuk Fisika Nuklir (INFN).
Meskipun bukan contoh pertama dari gelombang gravitasi yang terdeteksi, ini adalah pertama kalinya suatu peristiwa terdeteksi oleh tiga observatorium secara bersamaan. Seperti yang dikatakan France Córdova, direktur NSF, dalam siaran pers LIGO baru-baru ini:
“Sedikit lebih dari satu setengah tahun yang lalu, NSF mengumumkan bahwa Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory telah melakukan deteksi gelombang gravitasi yang pertama kali, yang dihasilkan dari tabrakan dua lubang hitam di galaksi satu miliar tahun cahaya jauhnya. Hari ini, kami dengan senang hati mengumumkan penemuan pertama yang dibuat dalam kemitraan antara observatorium gelombang-gravitasi Virgo dan Kolaborasi Ilmiah LIGO, pertama kali deteksi gelombang gravitasi diamati oleh observatorium ini, yang berjarak ribuan mil. Ini adalah tonggak yang menarik dalam upaya ilmiah internasional yang berkembang untuk membuka misteri luar biasa dari alam semesta kita. ”
Berdasarkan gelombang yang terdeteksi, kolaborasi Ilmiah LIGO (LSC) dan Virgo mampu menentukan jenis peristiwa, serta massa benda yang terlibat. Menurut penelitian mereka, acara ini dipicu oleh penggabungan dua lubang hitam - masing-masing adalah 31 dan 25 Misa Matahari. Peristiwa itu terjadi sekitar 1,8 miliar tahun cahaya dari Bumi, dan menghasilkan pembentukan lubang hitam berputar dengan sekitar 53 Massa Matahari.
Ini artinya bahwa sekitar tiga Misa Matahari diubah menjadi energi gelombang gravitasi selama merger, yang kemudian dideteksi oleh LIGO dan Virgo. Meskipun mengesankan sendiri, deteksi terbaru ini hanyalah rasa dari apa yang dapat dilakukan oleh detektor gelombang gravitasi seperti kolaborasi LIGO dan Virgo sekarang setelah mereka memasuki tahap lanjut, dan dalam kerja sama satu sama lain.
Baik Advanced LIGO dan Advanced Virgo adalah detektor gelombang gravitasi generasi kedua yang telah mengambil alih dari yang sebelumnya. Fasilitas LIGO, yang disusun, dibangun, dan dioperasikan oleh Caltech dan MIT, mengumpulkan data tidak berhasil antara tahun 2002 dan 2010. Namun, pada September 2015, Advanced LIGO online dan mulai melakukan dua pengamatan mengamati - O1 dan O2.
Sementara itu, detektor Virgo asli melakukan pengamatan antara 2003 dan Oktober 2011, sekali lagi tidak berhasil. Pada Februari 2017, integrasi detektor Advanced Virgo dimulai, dan instrumen-instrumen tersebut online pada April berikutnya. Pada tahun 2007, Virgo dan LIGO juga bermitra untuk berbagi dan bersama-sama menganalisis data yang direkam oleh masing-masing detektor.
Pada bulan Agustus 2017, detektor Virgo bergabung dengan O2, dan deteksi simultan pertama kali dilakukan pada 14 Agustus, dengan data dikumpulkan oleh ketiga instrumen LIGO dan Virgo. Sebagaimana juru bicara LSC David Shoemaker - seorang peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) - menunjukkan, deteksi ini hanyalah yang pertama dari banyak peristiwa yang diantisipasi.
"Ini hanya awal pengamatan dengan jaringan yang diaktifkan oleh Virgo dan LIGO bekerja bersama," katanya. "Dengan menjalankan pengamatan berikutnya yang direncanakan untuk musim gugur 2018, kita dapat mengharapkan deteksi tersebut setiap minggu atau bahkan lebih sering."
Ini tidak hanya berarti bahwa para ilmuwan memiliki kesempatan yang lebih baik dalam mendeteksi peristiwa di masa depan, tetapi mereka juga akan dapat menunjukkannya dengan akurasi yang jauh lebih besar. Bahkan, transisi dari jaringan dua ke tiga detektor diharapkan dapat meningkatkan kemungkinan menentukan sumber GW170814 oleh pabrik 20. Kawasan langit untuk GW170814 hanya 60 derajat persegi - hanya 10 kali lebih kecil dari dengan data dari interferometer LIGO saja.
Selain itu, akurasi pengukuran jarak ke sumber juga mendapat manfaat dari kemitraan ini. Seperti yang dijelaskan Laura Cadonati, seorang profesor Teknologi Georgia dan wakil juru bicara LSC:
“Peningkatan presisi ini akan memungkinkan seluruh komunitas astrofisika untuk akhirnya membuat penemuan yang lebih menarik, termasuk pengamatan multi-messenger. Area pencarian yang lebih kecil memungkinkan pengamatan lanjutan dengan teleskop dan satelit untuk peristiwa kosmik yang menghasilkan gelombang gravitasi dan emisi cahaya, seperti tabrakan bintang neutron. "
Pada akhirnya, membawa lebih banyak detektor ke dalam jaringan gelombang gravitasi juga akan memungkinkan untuk pengujian yang lebih rinci tentang teori Relativitas Umum Einstein. Caltech, David H. Reitze, direktur eksekutif Laboratorium LIGO, juga memuji kemitraan baru ini dan apa yang akan memungkinkannya.
“Dengan deteksi bersama pertama ini oleh detektor Advanced LIGO dan Virgo, kami telah mengambil satu langkah lebih jauh ke dalam kosmos gelombang-gravitasi,” katanya. “Virgo menghadirkan kemampuan baru yang kuat untuk mendeteksi dan menemukan sumber gelombang gravitasi yang lebih baik, yang pasti akan mengarah pada hasil yang menggairahkan dan tidak terduga di masa depan.”
Studi tentang gelombang gravitasi adalah bukti kemampuan tumbuh dari tim sains dunia dan ilmu interferometri. Selama beberapa dekade, keberadaan gelombang gravitasi hanyalah sebuah teori; dan pada pergantian abad, semua upaya untuk mendeteksi mereka tidak menghasilkan apa-apa. Tetapi hanya dalam delapan belas bulan terakhir, beberapa deteksi telah dilakukan, dan lusinan lagi diharapkan di tahun-tahun mendatang.
Terlebih lagi, berkat jaringan global baru dan instrumen dan metode yang ditingkatkan, peristiwa ini pasti akan memberi tahu kami banyak hal tentang Alam Semesta dan fisika yang mengaturnya.
