Deteksi gelombang gravitasi yang pertama kali terjadi (yang terjadi pada bulan September 2015) memicu revolusi dalam astronomi. Peristiwa ini tidak hanya mengkonfirmasi teori yang diprediksi oleh Teori Relativitas Umum Einstein seabad sebelumnya, tetapi juga mengantarkan era baru di mana penggabungan lubang hitam, supernova, dan bintang neutron yang jauh dapat dipelajari dengan meneliti gelombang yang dihasilkannya.
Selain itu, para ilmuwan berteori bahwa merger lubang hitam sebenarnya bisa menjadi jauh lebih umum daripada yang diperkirakan sebelumnya. Menurut sebuah studi baru yang dilakukan oleh sepasang peneliti dari Monash University, merger ini terjadi setiap beberapa menit sekali. Dengan mendengarkan suara latar alam semesta, mereka mengklaim, kita dapat menemukan bukti dari ribuan peristiwa yang sebelumnya tidak terdeteksi.
Studi mereka, berjudul "Pencarian Optimal untuk Latar Belakang Gelombang Gravitasi-Astrofisika", baru-baru ini muncul di jurnal Ulasan Fisik X. Penelitian ini dilakukan oleh Rory Smith dan Eric Thrane, seorang dosen senior dan peneliti di Universitas Monash. Kedua peneliti juga anggota Pusat Keunggulan ARC untuk Penemuan Gelombang Gravitasi (OzGrav).
Seperti yang mereka nyatakan dalam penelitian mereka, setiap 2 hingga 10 menit, sepasang lubang hitam bermassa bintang bergabung di suatu tempat di Semesta. Sebagian kecil dari ini cukup besar sehingga peristiwa gelombang gravitasi yang dihasilkan dapat dideteksi oleh instrumen canggih seperti Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory dan observatorium Virgo. Sisanya, bagaimanapun, berkontribusi pada semacam kebisingan latar belakang stokastik.
Dengan mengukur kebisingan ini, para ilmuwan mungkin dapat belajar lebih banyak di jalan peristiwa dan belajar lebih banyak tentang gelombang gravitasi. Seperti yang dijelaskan Dr Thrane dalam pernyataan pers Universitas Monash:
“Mengukur latar belakang gelombang gravitasi akan memungkinkan kita untuk mempelajari populasi lubang hitam pada jarak yang luas. Suatu hari nanti, teknik ini memungkinkan kita untuk melihat gelombang gravitasi dari Big Bang, tersembunyi di balik gelombang gravitasi dari lubang hitam dan bintang-bintang neutron. ”
Drs Smith dan Thrane bukanlah amatir ketika mempelajari gelombang gravitasi. Tahun lalu, mereka berdua terlibat dalam terobosan besar, di mana para peneliti dari LIGO Scientific Collaboration (LSC) dan Virgo Collaboration mengukur gelombang gravitasi dari sepasang bintang neutron yang bergabung. Ini adalah pertama kalinya penggabungan bintang neutron (alias. Kilonova) diamati dalam gelombang gravitasi dan cahaya tampak.
Pasangan ini juga merupakan bagian dari tim LIGO Lanjutan yang melakukan deteksi pertama gelombang gravitasi pada September 2015. Hingga saat ini, enam peristiwa gelombang gravitasi dikonfirmasi telah dikonfirmasi oleh LIGO dan Virgo Collaborations. Tetapi menurut Drs Thrane dan Smith, mungkin ada sebanyak 100.000 peristiwa yang terjadi setiap tahun yang tidak dilengkapi dengan alat pendeteksi ini.
Gelombang-gelombang inilah yang datang bersama-sama untuk menciptakan latar belakang gelombang gravitasi; dan meskipun masing-masing peristiwa terlalu halus untuk dideteksi, para peneliti telah berusaha mengembangkan metode untuk mendeteksi kebisingan umum selama bertahun-tahun. Mengandalkan kombinasi simulasi komputer dari sinyal lubang hitam pudar dan massa data dari peristiwa yang diketahui, Drs. Thrane dan Smith mengklaim telah melakukan hal itu.
Dari ini, pasangan mampu menghasilkan sinyal dalam data simulasi yang mereka yakini adalah bukti merger black hole yang samar. Ke depan, Drs Thrane dan Smith berharap untuk menerapkan metode baru mereka ke data nyata, dan optimis akan menghasilkan hasil. Para peneliti juga akan memiliki akses ke superkomputer OzSTAR baru, yang dipasang bulan lalu di Universitas Teknologi Swinburne untuk membantu para ilmuwan mencari gelombang gravitasi dalam data LIGO.
Komputer ini berbeda dari yang digunakan oleh komunitas LIGO, yang mencakup superkomputer di CalTech dan MIT. Daripada mengandalkan unit pemrosesan sentral (CPU) yang lebih tradisional, OzGrav menggunakan unit prosesor grafis - yang bisa ratusan kali lebih cepat untuk beberapa aplikasi. Menurut Profesor Matthew Bailes, Direktur superkomputer OzGRav:
"Ini 125.000 kali lebih kuat daripada superkomputer pertama yang saya buat di institusi pada tahun 1998 ... Dengan memanfaatkan kekuatan GPU, OzStar memiliki potensi untuk membuat penemuan besar dalam astronomi gelombang-gelombang gravitasi."
Apa yang sangat mengesankan tentang studi gelombang gravitasi adalah bagaimana ia berkembang begitu cepat. Dari deteksi awal pada tahun 2015, para ilmuwan dari Advanced LIGO dan Virgo kini telah mengkonfirmasi enam peristiwa berbeda dan mengantisipasi mendeteksi lebih banyak lagi. Di atas semua itu, astrofisikawan bahkan menemukan cara untuk menggunakan gelombang gravitasi untuk mempelajari lebih lanjut tentang fenomena astronomi yang menyebabkannya.
Semua ini dimungkinkan berkat perbaikan dalam instrumentasi dan kolaborasi yang berkembang antara observatorium. Dan dengan metode yang lebih canggih yang dirancang untuk menyaring data arsip untuk sinyal tambahan dan kebisingan latar belakang, kami akan belajar banyak tentang kekuatan kosmik misterius ini.
