Selama hampir 100 tahun, para ilmuwan telah mencari bukti langsung dari keberadaan gelombang gravitasi riak redup dalam jalinan ruangwaktu yang diprediksi dalam teori Relativitas Umum Albert Einstein. Saat ini, perburuan gelombang gravitasi telah menjadi upaya di seluruh dunia yang melibatkan ratusan ilmuwan. Sejumlah besar, fasilitas berbasis darat telah dikembangkan di Eropa, Amerika Serikat dan Jepang, tetapi pencarian paling canggih dari semua akan segera terjadi di ruang angkasa.
Berbicara pada hari Selasa 5 April di Pertemuan Astronomi Nasional RAS di Birmingham, Profesor Mike Cruise akan menggambarkan proyek ESA-NASA bersama yang disebut LISA (Laser Interferometric Space Antenna). Dijadwalkan untuk diluncurkan pada 2012, LISA akan terdiri dari tiga pesawat ruang angkasa yang terbang dalam formasi di sekitar Matahari, menjadikannya instrumen ilmiah terbesar yang pernah ditempatkan di orbit.
LISA diharapkan memberikan peluang keberhasilan terbaik dalam pencarian gelombang gravitasi frekuensi rendah yang menarik, kata Profesor Cruise. Namun, misinya adalah salah satu tantangan teknologi paling kompleks yang pernah dilakukan. Menurut teori Einstein, gelombang gravitasi disebabkan oleh gerakan massa besar (mis. Bintang neutron atau lubang hitam) di Semesta. Pengaruh gravitasi antara benda-benda yang jauh berubah ketika massa bergerak, dengan cara yang sama seperti memindahkan muatan listrik menciptakan gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh set radio dan TV.
Dalam kasus partikel atom yang sangat ringan seperti elektron, gerakannya bisa sangat cepat, sehingga menghasilkan gelombang pada berbagai frekuensi, termasuk efek yang kita sebut cahaya dan sinar-X. Karena benda yang menghasilkan gelombang gravitasi jauh lebih besar dan lebih besar daripada elektron, para ilmuwan berharap untuk mendeteksi gelombang frekuensi yang jauh lebih rendah dengan periode mulai dari fraksi detik hingga beberapa jam.
Ombaknya memang sangat lemah. Mereka mengungkapkan diri mereka sebagai peregangan dan kontraksi jarak antara massa uji yang disuspensikan dengan cara yang memungkinkan mereka bergerak. Jika dua massa uji tersebut terpisah satu meter, maka gelombang gravitasi dari kekuatan yang sedang dicari akan mengubah pemisahan mereka dengan hanya 10e-22 meter, atau sepersepuluh dari sepersejuta juta dari sepersejuta juta sepersejuta dari sepersejuta meter.
Perubahan pemisahan ini sangat kecil sehingga mencegah massa uji terganggu oleh efek gravitasi dari benda-benda lokal, dan kebisingan seismik atau getaran bumi itu sendiri, adalah masalah nyata yang membatasi sensitivitas detektor. Karena setiap meter panjang dalam jarak antara massa uji memunculkan secara terpisah dengan perubahan kecil yang dicari, meningkatkan panjang pemisahan antara massa menimbulkan perubahan keseluruhan yang lebih besar yang dapat dideteksi. Sebagai akibatnya, detektor gelombang gravitasi dibuat sebesar mungkin.
Detektor berbasis darat saat ini mencakup jarak beberapa kilometer dan harus dapat mengukur periode milidetik dari objek yang berputar cepat seperti bintang neutron yang tersisa dari ledakan bintang, atau tabrakan antara objek di lingkungan galaksi lokal kita. Namun, ada minat yang kuat dalam membangun detektor untuk mencari tabrakan antara lubang hitam besar yang terjadi selama merger galaksi lengkap. Peristiwa kekerasan ini akan menghasilkan sinyal dengan frekuensi sangat rendah - terlalu rendah untuk diamati di atas kebisingan seismik acak Bumi.
Jawabannya adalah pergi ke luar angkasa, jauh dari gangguan seperti itu. Dalam kasus LISA, tiga pesawat ruang angkasa akan terbang dalam formasi, terpisah 5 juta kilometer. Sinar laser yang bergerak di antara mereka akan mengukur perubahan dalam pemisahan yang disebabkan oleh gelombang gravitasi dengan presisi sekitar 10 picometre (seratus ribu satu juta meter). Karena massa uji pada setiap pesawat ruang angkasa harus dilindungi dari berbagai gangguan yang disebabkan oleh partikel bermuatan di ruang angkasa, mereka harus ditempatkan di ruang hampa udara di pesawat ruang angkasa. Presisi yang dibutuhkan 1.000 kali lebih banyak menuntut daripada yang pernah dicapai di luar angkasa sebelumnya dan karenanya ESA sedang mempersiapkan uji terbang sistem pengukuran laser dalam sebuah misi yang disebut LISA Pathfinder, yang akan diluncurkan pada 2008.
Para ilmuwan dari University of Birmingham, University of Glasgow dan Imperial College London saat ini sedang mempersiapkan instrumentasi untuk LISA Pathfinder bekerja sama dengan ESA dan rekan-rekannya di Jerman, Italia, Belanda, Prancis, Spanyol dan Swiss. Ketika LISA beroperasi di orbit, kami berharap dapat mengamati Semesta melalui jendela baru yang ditawarkan oleh gelombang gravitasi, kata Cruise. Selain bintang neutron dan lubang hitam masif, kita mungkin dapat mendeteksi gema Dentuman Besar dari gelombang gravitasi yang memancarkan pecahan kecil sedetik setelah peristiwa yang memulai Alam Semesta kita pada evolusi saat ini.
Sumber Asli: RAS News Release
