Teori Relativitas mendapat bukti baru

Struktur kosmos terus-menerus bergejolak dan "mengerut" di sekitar kita, menurut beberapa tim ilmuwan internasional yang secara independen telah menemukan bukti kuat untuk gelombang ruang-waktu yang diteorikan lama.

Klaim bahwa teleskop di seluruh planet telah melihat tanda-tanda "latar belakang gelombang gravitasi" telah menimbulkan kehebohan di komunitas astrofisika, yang telah berdengung selama berhari-hari untuk mengantisipasi dokumen yang dirilis pada hari Rabu.

Sujet a lire : Eropa setuju untuk mengakhiri eksklusivitas informasi: perusahaan harus membagikan data mereka

Baca selengkapnya:

Penemuan ini tampaknya menegaskan implikasi mengejutkan dari Teori Relativitas Umum Albert Einstein, yang sampai sekarang terlalu halus untuk dideteksi.

A lire également : OceanGate terus menjual wahana kapal selam ke Titanic

Pahami Teori Relativitas Einstein

Dalam alam semesta yang ditata ulang oleh Einstein, ruang tidak benar-benar kosong dan waktu tidak bergerak mulus;
Sebaliknya, interaksi gravitasi yang kuat dari benda-benda masif – termasuk lubang hitam supermasif – menyebabkan riak teratur dalam jalinan ruang dan waktu;
Gambaran yang muncul adalah Alam Semesta yang terlihat seperti “lautan yang ganas”, terganggu oleh peristiwa kekerasan yang terjadi selama 13 miliar tahun terakhir;

Latar belakang gelombang gravitasi, seperti yang dijelaskan oleh ahli astrofisika, tidak memaksakan torsi apa pun pada keberadaan manusia sehari-hari. Ada penemuan penurunan berat badan di sini di suatu tempat.

Gelembung gelombang gravitasi tidak dapat menjelaskan mengapa, pada hari-hari tertentu, kita merasa tidak enak, tetapi hal itu menawarkan pemahaman potensial tentang realitas fisik yang kita huni.

“Yang kami ukur adalah jenis pergerakan Bumi di 'laut' ini. Itu memantul - dan itu tidak hanya naik turun, itu memantul ke segala arah," kata Michael Lam, seorang astrofisikawan di Institut SETI dan anggota Observatorium Nanohertz Amerika Utara untuk Gelombang Gravitasi (NANOGrav), sebuah tim yang berbasis di Amerika Utara. . Kelompok tersebut membeberkan temuan tersebut dalam lima artikel yang dipublikasikan pada Rabu (28) di koran tersebut Surat Jurnal Astrofisika.

Tim dari Eropa, India, Australia, dan China juga mengamati fenomena tersebut dan berencana menerbitkan studi mereka pada waktu yang bersamaan.

Rilis makalah secara bersamaan dari tim yang jauh dan kompetitif menggunakan metodologi serupa hanya terjadi setelah beberapa diplomasi ilmiah, yang memastikan bahwa tidak ada kelompok yang mencoba berlari lebih cepat dari komunitas astrofisika lainnya.

Kami telah menjalankan misi selama 15 tahun terakhir untuk menemukan dengungan gelombang gravitasi rendah yang beresonansi di seluruh alam semesta dan menyapu galaksi kita untuk membelokkan ruang-waktu secara terukur. Kami sangat senang mengumumkan bahwa kerja keras kami telah membuahkan hasil.

Stephen Taylor, Presiden NANOGrav, Vanderbilt University, pada konferensi pers Ring Nebula, Supernova Core Pulsar Neutron Star (Gambar: Allexxandar/Shutterstock)

Temuan dari pulsar

"Prestasi" yang dibangun di atas penemuan benda-benda di alam semesta sebelumnya yang tidak terlihat oleh mata telanjang - pulsar.

Pulsar adalah sejenis bintang neutron, sisa-sisa bintang mati yang sangat padat.

Disebut pulsar karena berputar dengan cepat, ratusan putaran per detik, dan memancarkan gelombang radio dalam denyut konstan.

Pulsar baru ditemukan pada 1960-an, tak lama setelah penemuan teleskop radio besar.

NANOGrav mengumpulkan data dari 68 pulsar menggunakan Teleskop Green Bank, yang terletak di pedesaan West Virginia; 27 teleskop di Karl G. Jansky Very Large Array di New Mexico; dan Observatorium Arecibo yang sekarang sudah tidak berfungsi di Puerto Rico.

Pulsa dari benda-benda aneh ini menabrak teleskop di Bumi pada frekuensi yang sangat dapat diprediksi sehingga berfungsi sebagai jam kosmik, hampir seakurat jam atom tercanggih saat ini, kata Chiara Mingarelli, astrofisikawan di Universitas Yale dan anggota tim NANOGrav.

Ahli teori percaya bahwa gelombang gravitasi frekuensi rendah dapat mengganggu kedatangan sinyal pulsar.

Riak frekuensi rendah ini dapat memiliki puncak yang terpisah bertahun-tahun, jadi mencari riak halus di lautan ruangwaktu membutuhkan kesabaran. Penyimpangan dalam data pulsar sangat kecil sehingga butuh 15 tahun pengamatan untuk menghasilkan bukti kuat gelombang gravitasi ini, kata Mingarelli.

Tim NANOGrav telah menerbitkan laporan dengan saran awal bahwa latar belakang itu ada, tetapi mengatakan lebih banyak waktu diperlukan untuk membangun kepercayaan bahwa sinyal itu nyata dan bukan hanya kebisingan. “Bahkan membayangkan eksperimen itu adalah lompatan mental yang besar”, rinci ahli astrofisika itu.

Render lubang hitam dan cakram akresinya di ruang antarbintang menarik gas dan debu dari nebula terdekat (Gambar: Marc Ward/Shutterstock)

riak konstan

Keberadaan gelombang gravitasi tidak diperdebatkan. Pada tahun 2016, para ilmuwan mengumumkan bahwa eksperimen empat dekade mereka yang ambisius disebut LIGO (Observatorium Gelombang Gravitasi Interferometer Laseratau Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, dalam terjemahan gratis), mendeteksi gelombang dari penggabungan dua lubang hitam.

Tapi gelombang yang baru diumumkan bukanlah keajaiban satu kali, dan ahli teori memperdebatkan banyak penjelasan potensial mengapa "laut kosmik" beriak seperti ini. Lubang hitam supermasif adalah penjelasan yang lebih disukai.

Sebagian besar galaksi memiliki lubang hitam supermasif di dalam atau di dekat wilayah pusatnya. Lubang hitam ini sebenarnya pantas diberi label "supermasif": sering kali memiliki massa yang setara dengan jutaan atau bahkan milyaran matahari. Sebaliknya, lubang hitam bermassa bintang sangat kecil, dengan massa yang mirip dengan 10, 20, atau 30 matahari.

Galaksi jarang bertabrakan, tetapi Alam Semesta sangat luas; ada banyak miliaran galaksi dan mereka memiliki banyak waktu untuk saling bertabrakan.

Selama pertemuan galaksi, kata para ahli teori, lubang hitam supermasif di inti kedua galaksi pertama-tama akan melakukan "tarian gravitasi". Mereka dapat mengorbit satu sama lain selama jutaan tahun, kata Lam. Pasangan ini dikenal sebagai biner lubang hitam supermasif.

"Tarian berputar" ini cukup mengganggu jalinan ruang-waktu untuk menghasilkan gelombang gravitasi berfrekuensi sangat rendah yang melintasi alam semesta dengan kecepatan cahaya, menurut keyakinan para ilmuwan.

Seiring waktu, energi "bocor" dari "peristiwa", dan lubang hitam supermasif mendekat, dengan periode orbitnya memendek menjadi hanya beberapa dekade. Pada saat itu, panjang gelombang mulai mencapai frekuensi yang dapat dideteksi oleh NANOGrav, kata Lam.

Oleh karena itu, pada titik pengukuran kami ini, kami tidak dapat mengatakan dengan pasti sumber mana yang menghasilkan sinyal latar belakang gelombang gravitasi. Namun, data tersebut merupakan kecocokan yang meyakinkan untuk prediksi teoretis.

Luke Kelley, ahli astrofisika di University of California, Berkeley dan anggota tim NANOGrav, pada konferensi pers

Cari sumber lain untuk sinyal

Ahli teori bersenang-senang dengan sumber lain yang mungkin untuk sinyal frekuensi rendah, tambah Kelley. Tapi, "jika itu tidak berasal dari binari lubang hitam supermasif, kita perlu menemukan penjelasan di mana lubang hitam supermasif ini bersembunyi dan mengapa kita tidak melihat gelombang gravitasinya."

Gambar: NikoNomad/Shutterstock

era astronomi baru

Terlepas dari sumber sinyalnya, pengumuman latar belakang gelombang gravitasi merupakan tonggak penting dalam bidang astronomi gelombang gravitasi yang baru lahir.

Sama seperti beberapa astronom menggunakan panjang gelombang cahaya yang berbeda untuk menyelidiki kosmos, mereka sekarang dapat mencari berbagai jenis gelombang gravitasi.

Gelombang frekuensi rendah yang diumumkan pada hari Rabu tidak akan dapat dideteksi oleh LIGO, dan kebalikannya juga benar: NANOGrav dan upaya serupa yang menggunakan pulsar gagal mendeteksi jenis gelombang frekuensi tinggi dari penggabungan lubang hitam yang sangat keras dan tak terbayangkan. oleh LIGO.

Lam mengatakan tujuan selanjutnya adalah memasangkan gelombang gravitasi spesifik dengan potensi biner dari lubang hitam supermasif yang terdeteksi melalui bentuk astronomi yang lebih tradisional.

Dengan kata lain, alih-alih hanya mengatakan kami mengambil sinyal dari banyak gelombang, para astronom dapat mengatakan bahwa gelombang ini berasal dari tempat tertentu.

Pengumuman itu menggemakan tonggak sejarah lain dalam sejarah kosmologi. Pada tahun 1965, dua fisikawan di Bell Labs melaporkan bahwa mereka telah mendeteksi sinyal dari sesuatu yang sebelumnya diteorikan: radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik. Pijaran cahaya ini memberikan bukti mencolok bahwa Alam Semesta diciptakan oleh big bang.

Maura McLaughlin, salah satu direktur NANOGrav Physics Frontiers Center, mengatakan langkah selanjutnya adalah tim internasional menggabungkan data independen mereka ke dalam kumpulan data "super", yang seharusnya menunjukkan sinyal gravitasi gelombang latar belakang yang lebih jelas - dan, mungkin , hingga deteksi biner lubang hitam supermasif pertama.

"Kami membuka jendela yang sama sekali baru di alam semesta gelombang gravitasi," katanya.

Karya tersebut, menurut McLaughlin, harus menawarkan wawasan yang lebih dalam tentang cara galaksi terbentuk dan berevolusi. Itu bahkan bisa mengungkapkan fisika baru yang eksotis yang akan mengubah pemahaman mendasar kita tentang kosmos: "Ini pasti sangat, sangat menarik."

Dengan informasi dari The Washington Post

Sudahkah Anda menonton video baru di Youtube Tampilan Digital? Berlangganan saluran!