Menggunakan Orbit Bulan sebagai Detektor Gelombang Gravitasi Baru yang Kuat

Para peneliti dari UAB, IFAE, dan University College London mengusulkan penggunaan variasi jarak antara Bumi dan Bulan, yang dapat diukur dengan presisi kurang dari satu sentimeter, sebagai detektor gelombang gravitasi baru dalam rentang frekuensi yang perangkat saat ini tidak dapat mendeteksi. Penelitian, yang dapat membuka jalan bagi pendeteksian sinyal dari alam semesta awal, diterbitkan baru-baru ini di Physical Review Letters.

IMAGESGambar: sscspj.sch.id

Gelombang gravitasi, yang diprediksi oleh Albert Einstein pada awal abad ke-20 dan terdeteksi untuk pertama kalinya pada tahun 2015, adalah pembawa pesan baru dari proses paling kejam yang terjadi di alam semesta. Detektor gelombang gravitasi memindai rentang frekuensi yang berbeda, mirip dengan menggerakkan dial saat menyetel ke stasiun radio. Namun demikian, ada frekuensi yang tidak mungkin ditutupi dengan perangkat saat ini dan yang mungkin menyimpan sinyal yang mendasar untuk memahami kosmos. Salah satu contoh khusus dapat dilihat dalam gelombang mikrohertz, yang bisa saja dihasilkan pada awal alam semesta kita, dan praktis tidak terlihat bahkan oleh teknologi tercanggih yang tersedia saat ini.

Dalam sebuah artikel yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal bergengsi Physical Review Letters , peneliti Diego Blas dari Departemen Fisika di Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) dan Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), dan Alexander Jenkins dari University College London (UCL), tunjukkan bahwa detektor gelombang gravitasi alami ada di lingkungan terdekat kita: Sistem Bumi-Bulan. Gelombang gravitasiterus-menerus memukul sistem ini menghasilkan penyimpangan kecil di orbit Bulan.

Meskipun penyimpangan ini hanya beberapa menit, Blas dan Jenkins berencana mengambil keuntungan dari fakta bahwa posisi tepat Bulan diketahui dengan kesalahan paling banyak satu sentimeter, berkat penggunaan laser yang dikirim dari observatorium berbeda yang terus dipantulkan pada cermin yang tersisa. permukaan Bulan oleh misi luar angkasa Apollo dan lainnya. Ketepatan yang luar biasa ini, dengan kesalahan paling banyak sepersejuta bagian, memungkinkan gangguan kecil yang disebabkan oleh gelombang gravitasi purba dapat dideteksi. Orbit Bulan berlangsung sekitar 28 hari, yang diterjemahkan menjadi sensitivitas yang sangat relevan dalam hal mikrohertz, rentang frekuensi yang diminati para peneliti.

Demikian pula, mereka juga mengusulkan penggunaan informasi yang mungkin diberikan oleh sistem biner lain di alam semesta sebagai pendeteksi gelombang gravitasi. Ini adalah kasus sistem biner pulsar yang didistribusikan ke seluruh galaksi, sistem di mana sinar radiasi pulsar memungkinkan memperoleh orbit bintang-bintang ini dengan presisi luar biasa (dengan presisi sepersejuta). Mengingat bahwa orbit ini berlangsung sekitar 20 hari, gelombang gravitasi yang lewat dalam rentang frekuensi mikrohertz sangat mempengaruhi mereka. Blas dan Jenkins menyimpulkan bahwa sistem ini juga bisa menjadi pendeteksi potensial dari jenis gelombang gravitasi ini.

Dengan "detektor alami" ini dalam rentang frekuensi mikrohertz, Blas dan Jenkins dapat mengusulkan bentuk baru untuk mempelajari gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh alam semesta yang jauh. Khususnya, yang dihasilkan oleh kemungkinan adanya transisi dalam fase energik yang sangat tinggi dari alam semesta awal, yang biasa terlihat di banyak model.

“Yang paling menarik mungkin adalah bahwa metode ini melengkapi misi ESA/ NASA di masa depan , seperti LISA, dan observatorium yang berpartisipasi dalam proyek Square Kilometer Array (SKA), untuk mencapai cakupan gelombang gravitasi yang hampir total dari nanohertz (SKA). ke centihertz ( LIGO/VIRGO) rentang frekuensi. Liputan ini sangat penting untuk mendapatkan gambaran yang tepat tentang evolusi alam semesta, serta komposisinya”, Diego Blas menjelaskan.

“Mencakup rentang frekuensi mikrohertz adalah sebuah tantangan, yang sekarang mungkin layak dilakukan tanpa perlu membangun detektor baru, dan hanya mengamati orbit sistem yang sudah kita ketahui. Hubungan antara aspek fundamental alam semesta dan objek yang lebih duniawi ini sangat menarik dan pada akhirnya dapat mengarah pada deteksi sinyal paling awal yang pernah kita lihat, dan dengan demikian mengubah apa yang kita ketahui tentang kosmos”, ia menyimpulkan.