Apa itu Gelombang Gravitasi?

Apa itu Gelombang Gravitasi? – Millie, usia 10, Sydney

Pertanyaan yang bagus sekali, Millie!

Untuk menemukan jawabannya, kita harus kembali ke tahun 1916. Itu adalah tahun ketika fisikawan terkenal Albert Einstein menerbitkan teori relativitas umum.

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

Anda dapat membayangkan ruang-waktu sebagai struktur alam semesta. Ini membentuk tempat kita tinggal. Tanpanya, kita tidak akan memiliki alam semesta, dan itu tidak akan menyenangkan.

Trampolin ruang-waktu

Ruangwaktu yang melengkung bertanggung jawab atas efek gravitasi. Trampolin adalah cara terbaik untuk memvisualisasikannya di permukaan datar.

Bayangkan menempatkan bola bowling yang berat di tengah trampolin—beratnya akan membengkokkan kain sehingga menimbulkan lekukan.

Sekarang, jika Anda mencoba menggelindingkan kelereng di atas trampolin, kelereng itu akan menggelinding ke dalam dan mengelilingi bola yang memantul.

Itulah gravitasi: distorsi struktur ruang-waktu yang mempengaruhi cara benda bergerak.

Persamaan Einstein yang terkenal menjelaskan hal ini: kita dapat mengharapkan ruang-waktu bergerak dalam kondisi yang berbeda. Kita tahu bahwa tidak ada sesuatu pun yang diam di alam semesta. Segala sesuatu selalu bergerak, dan ketika benda bergerak melalui ruang-waktu, mereka dapat menciptakan riak-riak kecil, seperti kerikil di kolam.

Kami menyebut gelombang ini gelombang gravitasi. Alam semesta kita mungkin penuh dengan gelombang-gelombang kecil ini, gelombang-gelombang yang bergerak ke segala arah seperti lautan.

Namun berbeda dengan lautan, gelombang gravitasi sangat kecil dan tidak mengguncang bumi. Saat Einstein pertama kali meramalkannya, dia ragu gelombang tersebut bisa dideteksi karena ukurannya yang sangat kecil.

Saya ingin tahu apa yang dia pikirkan hari ini. Kami tidak hanya mendeteksi gelombang gravitasi, tetapi kami juga mendeteksi 90 fenomena unik! Ini adalah salah satu pencapaian terbesar dalam fisika, dan cara mereka melakukannya sungguh menakjubkan.

Tekan dan regangkan

Ketika gelombang gravitasi melewati Bumi, gelombang tersebut menekan atau meregangkan seluruh planet ke arah yang dilintasinya. Jika Anda mencoba mengukurnya dengan sesuatu seperti penggaris, maka penggaris tersebut akan tampak sama panjangnya karena angka-angka pada penggaris juga akan meregang atau menyusut, dan tidak berubah.

Namun, para ilmuwan punya trik: mereka bisa menggunakan cahaya, karena cahaya hanya bisa menempuh jarak tertentu dalam jangka waktu tertentu. Jika ruang dibentangkan, cahaya harus bergerak lebih jauh, yang memerlukan waktu lebih lama. Sebaliknya jika ruangnya tertutup.

Trik untuk mengetahui apakah suatu celah dikompresi atau diregangkan adalah dengan mengukurnya di kedua arah dan menghitung perbedaannya. Sayangnya, hal ini tidak mudah diukur.

Perbedaan jarak yang kita cari seribu kali lebih kecil dari partikel terkecil yang disebut proton. Ada sekitar 10 di tubuh kita, untuk meningkatkan pikiran Anda Segi delapan proton (10.000.000.000.000.000.000.000.000.000).

Ini adalah perubahan yang sangat kecil yang perlu kita deteksi, namun untungnya, para ilmuwan dan insinyur yang cerdas telah menemukan cara untuk melakukan hal ini. Pelajari lebih lanjut tentang detektor dalam video di bawah ini.

Gelombang gravitasi telah memberi kita pandangan baru tentang alam semesta, memungkinkan kita untuk “melihat” objek seperti lubang hitam dan bintang neutron saling bertabrakan—karena kita akhirnya dapat mendeteksi riak kecil yang ditimbulkannya.

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