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.
Namun, menurut tim astronom dari Glasgow dan Arizona, para astronom tidak perlu membatasi diri untuk mendeteksi gelombang yang disebabkan oleh merger gravitasi besar-besaran. Menurut sebuah studi yang baru-baru ini mereka hasilkan, jaringan detektor gelombang gravitasi Advanced LIGO, GEO 600, dan Virgo juga dapat mendeteksi gelombang gravitasi yang diciptakan oleh supernova. Dengan melakukan hal itu, para astronom akan dapat melihat di dalam hati bintang-bintang yang runtuh untuk pertama kalinya.
Penelitian yang berjudul “Memunculkan Mekanisme Ledakan Supernova Inti-Runtuh dengan Simulasi Gelombang-Gravitasi Tiga Dimensi”, baru-baru ini muncul secara online. Dipimpin oleh Jade Powell, yang baru saja menyelesaikan PhD-nya di Institute for Gravitational Research di University of Glasgow, tim berpendapat bahwa eksperimen gelombang gravitasi saat ini harus dapat mendeteksi gelombang yang diciptakan oleh Core Collapse Supernovae (CSNe).
Atau dikenal sebagai supernova Tipe II, CCSNe adalah apa yang terjadi ketika bintang masif mencapai akhir masa pakainya dan mengalami keruntuhan yang cepat. Ini memicu ledakan besar yang menghancurkan lapisan luar bintang, meninggalkan bintang neutron yang tersisa yang akhirnya bisa menjadi lubang hitam. Agar bintang dapat mengalami keruntuhan seperti itu, ia harus setidaknya 8 kali (tetapi tidak lebih dari 40 hingga 50 kali) massa Matahari.
Ketika jenis supernova ini terjadi, diyakini bahwa neutrino yang diproduksi dalam transfer inti energi gravitasi yang dilepaskan oleh keruntuhan inti ke daerah luar dingin bintang. Powell dan rekan-rekannya percaya bahwa energi gravitasi ini dapat dideteksi menggunakan instrumen saat ini dan masa depan. Seperti yang mereka jelaskan dalam penelitian mereka:
“Meskipun tidak ada CCSNe saat ini yang terdeteksi oleh detektor gelombang gravitasi, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa jaringan detektor canggih mungkin sensitif terhadap sumber-sumber ini ke Large Magellanic Cloud (LMC). CCSN akan menjadi sumber multi-messenger yang ideal untuk aLIGO dan AdV, seperti yang diharapkan dari neutrino dan elektromagnetik terhadap sinyal. Gelombang gravitasi dipancarkan dari dalam inti CCSNe, yang memungkinkan parameter astrofisika, seperti persamaan keadaan (EOS), diukur dari rekonstruksi sinyal gelombang gravitasi. "
Dr. Powell dan dia juga menguraikan prosedur dalam studi mereka yang dapat diimplementasikan menggunakan model Supernova Evidence Extractor (SMEE). Tim kemudian melakukan simulasi dengan menggunakan model tiga dimensi terbaru dari supernova runtuhnya inti gelombang gravitasi-gelombang untuk menentukan apakah kebisingan latar belakang dapat dihilangkan dan deteksi yang tepat atas sinyal CCSNe dibuat.
Seperti yang dijelaskan Dr. Powell kepada Space Magazine melalui email:
“Supernova Model Evidence Extractor (SMEE) adalah algoritma yang kami gunakan untuk menentukan bagaimana supernova mendapatkan energi dalam jumlah besar yang mereka butuhkan untuk meledak. Menggunakan statistik Bayesian untuk membedakan antara berbagai model ledakan yang mungkin. Model pertama yang kami pertimbangkan di koran adalah bahwa energi ledakan berasal dari neutrino yang dipancarkan bintang. Dalam model kedua energi ledakan berasal dari rotasi cepat dan medan magnet yang sangat kuat. "
Dari sini, tim menyimpulkan bahwa dalam jaringan tiga detektor, para peneliti dapat menentukan mekanika ledakan untuk supernova yang berputar dengan cepat, tergantung pada jarak mereka. Pada jarak 10 kiloparsec (32.615 tahun cahaya) mereka akan dapat mendeteksi sinyal CCSNe dengan akurasi 100%, dan sinyal pada 2 kiloparsec (6.523 tahun cahaya) dengan akurasi 95%.
Dengan kata lain, jika dan ketika supernova terjadi di galaksi lokal, jaringan global yang dibentuk oleh Advanced LIGO, Virgo, dan GEO 600 detektor gelombang gravitasi akan memiliki peluang bagus untuk menangkapnya. Deteksi sinyal-sinyal ini juga akan memungkinkan beberapa sains terobosan, memungkinkan para ilmuwan untuk "melihat" di dalam bintang yang meledak untuk pertama kalinya. Seperti yang dijelaskan Dr. Powell:
"Gelombang gravitasi dipancarkan dari dalam inti bintang di mana tidak ada radiasi elektromagnetik yang bisa lolos. Ini memungkinkan deteksi gelombang gravitasi untuk memberi tahu kami informasi tentang mekanisme ledakan yang tidak dapat ditentukan dengan metode lain. Kami mungkin juga dapat menentukan parameter lain seperti seberapa cepat bintang itu berputar. "
Dr. Powell, yang baru saja menyelesaikan pekerjaannya pada PhD-nya juga akan mengambil posisi postdoc dengan Pusat Keunggulan RC untuk Penemuan Gelombang Gravitasi (OzGrav), program gelombang gravitasi yang diselenggarakan oleh University of Swinburne di Australia. Sementara itu, dia dan rekan-rekannya akan melakukan pencarian target untuk supernova yang terjadi selama detektor pengamatan berjalan maju dan detik.
Meskipun tidak ada jaminan pada titik ini bahwa mereka akan menemukan sinyal yang dicari yang akan menunjukkan bahwa supernova terdeteksi, tim memiliki harapan tinggi. Dan mengingat kemungkinan bahwa penelitian ini berlaku untuk astrofisika dan astronomi, mereka hampir tidak sendirian!
