Petir telah menyambar dua kali - mungkin tiga kali - dan para ilmuwan dari Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, atau LIGO, berharap ini hanyalah permulaan dari era baru dalam memahami Alam Semesta kita. "Petir" ini datang dalam bentuk gelombang gravitasi yang sulit ditangkap dan sulit dideteksi, dihasilkan oleh peristiwa raksasa, seperti sepasang lubang hitam yang bertabrakan. Energi yang dilepaskan dari peristiwa semacam itu mengganggu struktur ruang dan waktu, seperti riak di kolam. Pengumuman hari ini adalah set kedua riak gelombang gravitasi yang terdeteksi oleh LIGO, setelah deteksi pertama bersejarah yang diumumkan pada Februari tahun ini.
"Tabrakan ini terjadi 1,5 miliar tahun yang lalu," kata Gabriela Gonzalez dari Louisiana State University pada konferensi pers untuk mengumumkan deteksi baru, "dan dengan ini kami dapat memberi tahu Anda era astronomi gelombang gravitasi telah dimulai."
Deteksi gelombang gravitasi pertama LIGO dari penggabungan lubang hitam terjadi pada 14 September 2015 dan mengkonfirmasi prediksi utama teori relativitas umum Albert Einstein tahun 1915. Deteksi kedua terjadi pada 25 Desember 2015, dan direkam oleh kedua detektor LIGO kembar.
Sementara deteksi pertama dari gelombang gravitasi yang dirilis oleh penggabungan lubang hitam yang ganas hanya sedikit "kicauan" yang hanya berlangsung seperlima detik, deteksi kedua ini lebih dari "teriakan" yang terlihat selama satu detik di data. Dengarkan dalam video ini:
"Inilah yang kami sebut musik gravitasi," kata González saat ia memutar video di konferensi pers hari ini.
Sementara gelombang gravitasi bukan gelombang suara, para peneliti mengubah osilasi dan frekuensi gelombang gravitasi menjadi gelombang suara dengan frekuensi yang sama. Mengapa kedua peristiwa itu begitu berbeda?
Dari data tersebut, para peneliti menyimpulkan bahwa set kedua gelombang gravitasi dihasilkan selama saat-saat terakhir dari penggabungan dua lubang hitam yang 14 dan 8 kali massa Matahari, dan tabrakan menghasilkan satu lubang hitam berputar yang lebih masif. 21 kali massa Matahari. Sebagai perbandingan, lubang hitam yang terdeteksi pada September 2015 adalah 36 dan 29 kali massa Matahari, bergabung menjadi lubang hitam 62 massa matahari.
Para ilmuwan mengatakan gelombang gravitasi frekuensi tinggi dari lubang hitam bermassa rendah menghantam "sweet spot" detektor LIGO.
"Sangat signifikan bahwa lubang hitam ini jauh lebih kecil daripada yang diamati dalam deteksi pertama," kata Gonzalez. “Karena massa mereka yang lebih ringan dibandingkan dengan deteksi pertama, mereka menghabiskan lebih banyak waktu — sekitar satu detik — di pita sensitif detektor. Ini adalah awal yang menjanjikan untuk memetakan populasi lubang hitam di alam semesta kita. "
LIGO memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari Alam Semesta dengan cara baru, menggunakan gravitasi alih-alih cahaya. LIGO menggunakan laser untuk secara tepat mengukur posisi cermin yang dipisahkan satu sama lain sejauh 4 kilometer, sekitar 2,5 mil, di dua lokasi yang berjarak lebih dari 3.000 km, di Livingston, Louisiana, dan Hanford, Washington. Jadi, LIGO tidak mendeteksi peristiwa tabrakan lubang hitam secara langsung, ia mendeteksi peregangan dan pemadatan ruang itu sendiri. Deteksi sejauh ini adalah hasil dari kemampuan LIGO untuk mengukur gangguan ruang dengan akurasi 1 bagian dalam seribu miliar miliar. Sinyal dari peristiwa terakhir, bernama GW151226, diproduksi oleh materi yang diubah menjadi energi, yang secara harfiah mengguncang ruangwaktu seperti Jello.
Anggota tim LIGO Fulvio Ricci, seorang ahli fisika di Universitas Roma La Sapienzaa mengatakan ada deteksi "kandidat" ketiga dari suatu acara pada bulan Oktober, yang Ricci mengatakan dia lebih suka menyebut "pemicu," tetapi itu jauh kurang signifikan dan sinyal ke noise tidak cukup besar untuk secara resmi dihitung sebagai deteksi.
Tapi tetap saja, kata tim itu, dua deteksi yang dikonfirmasi menunjukkan bahwa lubang hitam jauh lebih umum di Semesta daripada yang diyakini sebelumnya, dan mereka mungkin sering datang berpasangan.
"Penemuan kedua" benar-benar telah menempatkan 'O' untuk Observatory di LIGO, "kata Albert Lazzarini, wakil direktur Laboratorium LIGO di Caltech. “Dengan deteksi dua peristiwa kuat dalam empat bulan pengamatan pertama kami, kami dapat mulai membuat prediksi tentang seberapa sering kita mendengar gelombang gravitasi di masa depan. LIGO memberi kita cara baru untuk mengamati beberapa peristiwa paling gelap namun paling energetik di alam semesta kita. ”
LIGO sekarang offline untuk perbaikan. Proses pengambilan data berikutnya akan mulai musim gugur ini dan peningkatan sensitivitas detektor dapat memungkinkan LIGO mencapai volume 1,5 hingga dua kali lebih banyak dari volume alam semesta dibandingkan dengan putaran pertama. Situs ketiga, detektor Virgo yang terletak di dekat Pisa, Italia, dengan desain yang mirip dengan detektor LIGO kembar, diharapkan akan online selama paruh kedua dari menjalankan pengamatan LIGO yang akan datang. Virgo akan meningkatkan kemampuan fisikawan untuk menemukan sumber dari setiap peristiwa baru, dengan membandingkan perbedaan skala milidetik dalam waktu kedatangan sinyal gelombang gravitasi yang masuk.
Sementara itu, Anda dapat membantu tim LIGO dengan proyek sains warga Gravity Spy melalui Zooniverse.
Sumber untuk bacaan lebih lanjut:
Siaran pers:
Universitas Maryland
Universitas Northwestern
Universitas Virginia Barat
Universitas Negeri Pennsylvania
Physical Review Letters: GW151226: Pengamatan Gelombang Gravitasi dari 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence
Halaman fakta LIGO, Caltech
Untuk ikhtisar gelombang gravitasi yang sangat baik, sumbernya, dan pendeteksiannya, lihat seri artikel Markus Possel yang sangat baik yang kami tampilkan di UT pada bulan Februari:
