https://bodybydarwin.com
Slider Image

Tiga detektor gelombang gravitasi jauh lebih baik daripada dua

2022

Sekitar 1, 76 miliar tahun yang lalu (memberi atau menerima), dua lubang hitam yang berputar saling menabrak, melahirkan benda baru 53 kali lebih berat dari matahari kita. Dalam prosesnya, mereka membentuk riak-riak dalam jalinan ruangwaktu. Gelombang-gelombang gravitasi ini bergerak menjauh dari lokasi peristiwa ini, dijuluki GW170814, dengan kecepatan cahaya, tiba di Bumi pada tanggal 14 Agustus. Ketika mereka melewati kami, dua detektor LIGO dan — untuk pertama kalinya — observatorium Virgo Italia semuanya menangkap sinyal.

LIGO, atau Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, adalah satu set dua detektor yang terletak di Livingston, Louisiana dan Hanford, Washington. Tahun lalu, LIGO mengumumkan telah mendeteksi gelombang gravitasi untuk pertama kalinya, sebuah terobosan besar yang membenarkan prediksi Albert Einstein. Dalam teorinya tentang relativitas umum, ia menggambarkan ruangwaktu sebagai zat fisik yang bentuknya dapat diubah oleh benda besar seperti lubang hitam. Ketika benda-benda ini mengalami perubahan yang energik — katakan saja dua di antaranya bertabrakan, lubang hitam mengonsumsi benda besar lainnya, atau bintang menjadi supernova — mereka menciptakan riak-riak di ruangwaktu seperti punggungan yang Anda lihat saat melempar batu ke kolam. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana lubang hitam terbentuk, dan seberapa baik teori relativitas umum bertahan, kita harus mengamati gelombang ini — karena lubang hitam tidak memancarkan cahaya, jadi kita tidak punya cara lain untuk melihat perilaku mereka.

Sejak penemuan awalnya, LIGO telah mengambil lebih banyak sinyal gelombang gravitasi. Dan semakin banyak terlihat, setiap pengumuman yang kurang menggairahkan tampak bagi masyarakat umum. Mengapa kita harus peduli dengan yang baru ini? Dengan detektor Virgo baru yang bergabung dalam perburuan, kami sekarang memiliki tiga lokasi yang memindai gelombang gravitasi, yang akan menambah detail penting untuk setiap penampakan.

Observatorium ketiga menambah kepercayaan pada setiap sinyal, mengurangi kemungkinan alarm palsu dengan faktor 10. Ini juga memberi para ilmuwan lebih banyak informasi tentang polarisasi gelombang, karakteristik yang diprediksi oleh relativitas umum. Jika pengukuran menentang perhitungan Einstein, para ilmuwan dapat mengasah teori untuk membuatnya lebih akurat — atau menggantinya sepenuhnya.

“Kami pada dasarnya mencoba untuk melihat apakah kami dapat mematahkan relativitas umum, karena itulah cara pemahaman kami berkembang, ” kata Laura Cadonati, seorang profesor dan wakil juru bicara LIGO Scientific Collaboration of Tech Tech. "Jika aspek tidak konsisten, kami menemukan teori baru."

Akhirnya, tiga observatorium dapat menentukan dari mana gelombang datang lebih akurat daripada dua. Pikirkan tentang sinyal GPS yang mengarahkan Anda ke kedai kopi terdekat di Google Maps. Ini menggunakan seluruh jaringan satelit untuk melakukan ping pada ponsel Anda, mengukur berapa lama setiap sinyal dibutuhkan untuk mencapai Anda, dan, berdasarkan waktu kedatangan yang berbeda itu, hitung posisi tepat Anda di permukaan planet. Jika GPS hanya memiliki dua satelit di tempat kerja, itu hanya dapat menunjuk ke wilayah yang luas dan mengatakan bahwa Anda berada di suatu tempat di dalamnya. Semakin banyak satelit yang Anda tambahkan, semakin banyak wilayah yang menyusut.

Dengan gelombang gravitasi, para ilmuwan melakukan tugas yang sama: menemukan wilayah di mana peristiwa penyebab gelombang berasal, berdasarkan pada berapa lama sinyal untuk mencapai setiap detektor. Dalam kasus ini, ia menghantam lokasi Livingston terlebih dahulu, diikuti sekitar delapan milidetik kemudian oleh sebuah ping di Hanford, akhirnya mencapai Virgo dekat Pisa, Italia enam milidetik setelah itu.

Mereka akhirnya mempersempit pencarian ke petak semesta berukuran 60 derajat persegi. Ini masih merupakan wilayah besar - bulan hanya membutuhkan 0, 2 derajat persegi dari langit kita - tetapi ini 10 kali lebih kecil dari area yang bisa ditemukan oleh dua detektor. Hasilnya akan dipublikasikan dalam Physical Review Letters dan saat ini tersedia di situs web LIGO.

Lokasi ini mungkin terus menyusut karena lebih banyak pengamat gelombang gravitasi yang online. Jepang saat ini bekerja di sebuah detektor bawah tanah yang disebut KAGRA, sementara India bertujuan untuk membangun replika yang tepat dari salah satu detektor LIGO.

"Terutama pada tahun 2020-an, kita akan memiliki lima detektor yang beroperasi dalam koordinasi, " kata Cadonati. "Itu rencananya."

Mengetahui dengan tepat di mana di ruang angkasa suatu peristiwa penghasil gelombang terjadi akan membiarkan para astronom menunjuk teleskop jenis lain - instrumen yang mendeteksi neutrino, gelombang radio, sinar-x, dan lebih banyak lagi - di area itu untuk melihat apa yang dapat mereka lihat. Sementara lubang hitam tidak melepaskan cahaya, benda-benda seperti bintang-bintang neutron - yang merupakan ukuran kota dengan massa lebih besar dari matahari kita. Jadi ketika bintang neutron runtuh, atau lubang hitam melahapnya, peristiwa ini dapat menghasilkan gelombang gravitasi dan sinyal lainnya.

Sementara merger lubang hitam yang dibahas dalam studi terbaru ini bukan kandidat untuk pengamatan multi-messenger ini, itu menunjukkan bahwa mereka bisa dimungkinkan di masa depan. "Satu acara ini telah membuka pintu bagi potensi nyata untuk pengamatan multi-messenger dari gelombang gravitasi, gelombang elektromagnetik, neutrino, semuanya berasal dari sumber yang sama, " kata Cadonati. Itu akan memberikan petunjuk untuk memahami fisika objek itu sendiri.

Bahkan sebelum observatorium baru online, para ilmuwan LIGO dan Virgo akan bekerja keras meningkatkan sensitivitas mesin mereka yang ada. Dengan sensitivitas yang lebih besar, detektor gelombang gravitasi dapat mengambil sinyal yang lebih redup yang berasal lebih dalam di alam semesta. Dengan setiap pengamatan, para ilmuwan akan menambahkan statistik lubang hitam atau bintang neutron lain, satu potongan puzzle lagi dalam gambar tentang bagaimana benda kosmik besar terbentuk.

Tiongkok sedang mengerjakan generasi exoskeleton militer berikutnya.  Inilah yang bisa dilakukan.

Tiongkok sedang mengerjakan generasi exoskeleton militer berikutnya. Inilah yang bisa dilakukan.

Atmosfer planet ekstrasurya raksasa ini dipenuhi dengan atom panas dari titanium dan besi

Atmosfer planet ekstrasurya raksasa ini dipenuhi dengan atom panas dari titanium dan besi

Memikirkan kembali apa yang membedakan manusia dimulai dengan menanyakan apakah kita spesial sama sekali

Memikirkan kembali apa yang membedakan manusia dimulai dengan menanyakan apakah kita spesial sama sekali