Apa itu gelombang gravitasi?

Apa itu gelombang gravitasi? - Millie, usia 10 tahun, Sydney

Pertanyaan yang bagus sekali, Millie!

Untuk menjawabnya, kita harus kembali ke masa lalu, ke tahun 1916. Ini adalah tahun ketika fisikawan terkenal Albert Einstein menerbitkan teori relativitas umumnya.

Einstein telah menemukan cara untuk menjelaskan gravitasi di alam semesta dengan menggunakan matematika. Gravitasi adalah gaya yang membuat kita tetap berada di Bumi, dan Bumi mengorbit mengelilingi Matahari. Hingga tahun 1916, ada banyak teori yang mencoba menjelaskan apa itu gravitasi dan mengapa gravitasi itu ada. Namun, Einstein berpendapat bahwa gravitasi adalah pembengkokan sesuatu yang disebut ruang-waktu.

Kamu bisa membayangkan ruang-waktu seperti susunan alam semesta. Itulah yang membentuk ruang yang kita tinggali. Tanpa itu, kita tidak akan memiliki alam semesta, dan itu tidak akan menyenangkan.

Sebuah trampolin ruang-waktu

Ruang-waktu yang melengkung bertanggung jawab atas efek gravitasi. Trampolin adalah cara yang bagus bagi kita untuk membayangkan hal ini pada permukaan yang datar.

Bayangkan kamu meletakkan bola bowling yang berat di tengah-tengah trampolin—beratnya akan membengkokkan kain, dan menciptakan sebuah lekukan.

Sekarang, jika kita mencoba menggelindingkan kelereng di atas trampolin, kelereng akan menggelinding ke dalam dan mengelilingi bola boling.

Itulah gravitasi: distorsi tatanan ruang-waktu, yang memengaruhi cara benda-benda bergerak.

Inilah yang dijelaskan oleh persamaan Einstein yang terkenal: bagaimana kita bisa mengharapkan ruang-waktu bergerak dalam kondisi yang berbeda. Kita tahu bahwa di alam semesta, tidak ada yang diam. Semuanya selalu bergerak, dan ketika benda-benda melaju dengan cepat di ruang-waktu, mereka bisa menciptakan riak kecil, seperti kerikil di kolam.

Riak-riak inilah yang kita sebut sebagai gelombang gravitasi. Alam semesta kita kemungkinan besar penuh dengan gelombang-gelombang kecil ini, seperti samudra dengan ombak yang bergerak ke segala arah.

Namun, tidak seperti lautan, gelombang gravitasi sangatlah kecil dan tidak akan mengguncang Bumi. Ketika pertama kali diprediksi oleh Einstein, ia meragukan apakah kita bisa mendeteksi gelombang ini karena ukurannya yang sangat kecil.

Saya ingin sekali tahu apa yang akan ia pikirkan hari ini. Kami tidak hanya mendeteksi gelombang gravitasi, tapi juga mendeteksi 90 peristiwa unik! Ini adalah salah satu pencapaian terbesar dalam fisika, dan bagaimana mereka melakukannya sungguh menakjubkan.

Peras dan regangkan

Ketika gelombang gravitasi melewati Bumi, gelombang tersebut meremas atau meregangkan seluruh planet ke arah yang dilaluinya. Jika kita mencoba mengukurnya dengan sesuatu seperti penggaris, penggaris itu akan tampak memiliki panjang yang sama karena angka-angka pada penggaris itu juga akan direnggangkan atau diremas, dan tidak akan berubah.

Namun, para ilmuwan punya trik: mereka bisa menggunakan cahaya, karena cahaya hanya bisa menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu. Jika ruang angkasa direnggangkan, cahaya harus bergerak sedikit lebih jauh, dan membutuhkan waktu lebih lama. Begitu juga sebaliknya jika ruang angkasa dirapatkan.

Trik untuk mengetahui apakah ruang angkasa telah diremas atau direnggangkan adalah dengan mengukurnya dalam dua arah, dan menghitung selisihnya. Sayangnya, hal ini bukanlah sesuatu yang mudah untuk diukur.

Perbedaan jarak yang kita cari adalah seribu kali lebih kecil dari partikel yang sangat kecil yang disebut proton. Untuk membuat Anda tercengang, tubuh kita memiliki sekitar 10 oktiliun proton (10.000.000.000.000.000.000.000.000.000).

Ini adalah perubahan sangat kecil yang harus kami deteksi, tetapi untungnya, para ilmuwan dan insinyur yang cerdas menemukan cara untuk melakukannya. Kamu bisa mempelajari lebih lanjut tentang detektor dalam video di bawah ini.

Gelombang gravitasi telah memberi kita pandangan baru tentang alam semesta, sehingga kita bisa “melihat” benda-benda seperti lubang hitam dan bintang neutron yang saling bertabrakan—karena kita akhirnya bisa mendeteksi riak-riak kecil yang ditimbulkannya.

Rahma Sekar Andini dari Universitas Negeri Malang menerjemahkan artikel ini dari bahasa Inggris