Tag:
Lubang hitam
Warisan Hawking
Gelombang Gravitasi: Penemuan Terobosan yang Mengubah Pemahaman Kita tentang Alam Semesta
by Rosa
written by Rosa
Penemuan Gelombang Gravitasi: Terobosan yang Dihargai Penghargaan Nobel
Deteksi Gelombang Gravitasi
Gelombang gravitasi adalah riak dalam jalinan ruang-waktu, diprediksi oleh Albert Einstein lebih dari seabad yang lalu. Gelombang ini disebabkan oleh pergerakan benda-benda bermassa besar, seperti lubang hitam dan bintang neutron.
Pada tahun 2015, Observatorium Gelombang Gravitasi Interferometer Laser (LIGO), instrumen masif yang dirancang untuk mendeteksi gelombang gravitasi, membuat deteksi langsung pertama dari gelombang yang sulit dipahami ini. Penemuan ini merupakan terobosan ilmiah besar, yang menegaskan salah satu prinsip inti Teori Relativitas Umum Einstein.
Hadiah Nobel Fisika
Atas karya terobosan mereka dalam pendeteksian gelombang gravitasi, tiga fisikawan yang berbasis di AS dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada tahun 2017:
- Rainer Weiss dari Institut Teknologi Massachusetts
- Kip S. Thorne dari Institut Teknologi California
- Barry C. Barish dari Institut Teknologi California
Observatorium Gelombang Gravitasi Interferometer Laser (LIGO)
LIGO adalah instrumen kompleks yang terdiri dari dua detektor berbentuk L, satu di Louisiana dan satu di Negara Bagian Washington. Setiap detektor memiliki dua lengan sepanjang 2,5 mil dengan cermin yang sangat reflektif di setiap ujungnya.
LIGO bekerja dengan mengukur waktu yang dibutuhkan sinar laser untuk memantul di antara cermin. Setiap perubahan kecil dalam waktu tempuh laser dapat menunjukkan berlalunya gelombang gravitasi.
Dampak Deteksi Gelombang Gravitasi
Deteksi gelombang gravitasi berdampak besar pada fisika dan astronomi. Deteksi ini telah:
- Mengonfirmasi salah satu prediksi utama Teori Relativitas Umum Einstein
- Menyediakan alat baru untuk mempelajari alam semesta, termasuk lubang hitam dan bintang neutron
- Membuka kemungkinan mempelajari gelombang gravitasi dari alam semesta awal, termasuk Dentuman Besar
Masa Depan Astronomi Gelombang Gravitasi
Deteksi gelombang gravitasi hanyalah permulaan. LIGO dan observatorium gelombang gravitasi lainnya terus meningkatkan sensitivitas mereka, yang akan memungkinkan mereka mendeteksi gelombang gravitasi yang lebih lemah.
Di masa depan, astronomi gelombang gravitasi diharapkan merevolusi pemahaman kita tentang alam semesta, memberikan wawasan tentang fenomena paling ekstrem dan misterius, seperti penggabungan lubang hitam dan Dentuman Besar.
Tokoh-tokoh Kunci dalam Penemuan
Kip Thorne
Kip Thorne adalah fisikawan teoretis yang memainkan peran utama dalam pengembangan LIGO. Ia adalah salah satu ilmuwan pertama yang percaya bahwa gelombang gravitasi dapat dideteksi, dan ia membantu merancang dan membangun detektor LIGO.
Rainer Weiss
Rainer Weiss adalah fisikawan eksperimental yang berjasa mengembangkan konsep awal untuk LIGO. Ia memimpin tim yang membangun detektor LIGO pertama pada tahun 1970-an.
Barry Barish
Barry Barish adalah fisikawan eksperimental yang menjadi direktur LIGO pada tahun 1994. Ia berjasa mengatur ulang dan mengelola proyek, yang pada saat itu sedang mengalami kesulitan. Di bawah kepemimpinannya, LIGO selesai dan melakukan deteksi gelombang gravitasi pertama pada tahun 2015.
Tantangan dan Keterbatasan
Deteksi gelombang gravitasi merupakan tugas yang menantang. Gelombang tersebut sangat lemah, dan dapat dengan mudah tertutup oleh derau lainnya. LIGO dan observatorium gelombang gravitasi lainnya harus sangat sensitif untuk mendeteksi gelombang ini.
Keterbatasan lain dari astronomi gelombang gravitasi adalah hanya dapat mendeteksi gelombang gravitasi dari jenis sumber tertentu, seperti penggabungan lubang hitam dan tabrakan bintang neutron. Ini berarti bahwa astronomi gelombang gravitasi belum mampu memberikan gambaran lengkap tentang alam semesta.
Kesimpulan
Deteksi gelombang gravitasi adalah terobosan ilmiah besar yang telah membuka jendela baru ke alam semesta. LIGO dan observatorium gelombang gravitasi lainnya terus meningkatkan sensitivitas mereka, yang akan memungkinkan mereka mendeteksi gelombang gravitasi yang lebih lemah dan mempelajari lebih banyak fenomena kosmik. Di masa depan, astronomi gelombang gravitasi diharapkan merevolusi pemahaman kita tentang alam semesta, memberikan wawasan tentang fenomena paling ekstrem dan misterius, seperti penggabungan lubang hitam dan Dentuman Besar.
Peristiwa Pengrusakan Pasang Surut: Tontonan Kosmik
Peristiwa: Pesta Bintang Lubang Hitam
Pada 11 Februari 2022, sebuah peristiwa kosmik luar biasa terjadi miliaran tahun cahaya jauhnya dari Bumi. Sebuah bintang berkelana terlalu dekat dengan lubang hitam supermasif, yang mengakibatkan fenomena langka yang dikenal sebagai peristiwa pengrusakan pasang surut (TDE).
Selama TDE, gaya gravitasi lubang hitam yang sangat besar mencabik-cabik bintang, menciptakan aliran materi yang disebut “spagetifikasi”. Saat materi ini jatuh ke dalam lubang hitam, ia melepaskan semburan energi cemerlang yang dapat dideteksi oleh para astronom.
Penemuan: Kilatan Terang dalam Kegelapan
TDE, yang diberi nama AT 2022cmc, pertama kali ditemukan oleh survei astronomi Zwicky Transient Facility. Kecerahannya yang luar biasa segera menarik perhatian, melampaui ekspektasi ledakan sinar gamma.
Jet yang Diperkuat Doppler: Mercusuar Kosmik
Para peneliti segera menemukan bahwa jet lubang hitam mengarah langsung ke Bumi, sehingga menghasilkan efek “penguat Doppler”. Efek ini membuat jet tampak lebih terang, sehingga para astronom dapat mengamati TDE dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Signifikansi TDE: Jendela Menuju Lubang Hitam Supermasif
TDE sangat langka, dengan hanya segelintir yang pernah terdeteksi. Karakteristik unik AT 2022cmc memberikan wawasan berharga tentang pembentukan dan perkembangan lubang hitam supermasif.
Sains di Balik Tontonan
Gaya Gravitasi dan Spagetifikasi
Gaya gravitasi lubang hitam sangat kuat sehingga dapat merusak dan meregangkan bintang hingga tidak dapat dikenali. Proses ini, yang dikenal sebagai spagetifikasi, menciptakan aliran tipis materi yang memberi makan lubang hitam.
Pembentukan Jet dan Penguat Doppler
Saat materi bintang yang tercabik jatuh ke dalam lubang hitam, ia melepaskan energi dalam bentuk jet. Jika jet kebetulan mengarah ke Bumi, efek Doppler memperkuat kecerahannya, sehingga lebih mudah diamati.
Peran Ledakan Sinar Gamma
Ledakan sinar gamma adalah ledakan dahsyat yang terjadi ketika bintang-bintang masif runtuh. Meskipun kecerahan AT 2022cmc awalnya menunjukkan ledakan sinar gamma, analisis lebih lanjut mengungkapkan sumber yang berbeda: lubang hitam supermasif.
Masa Depan Penelitian TDE
Penemuan AT 2022cmc telah membuka jalan baru untuk mempelajari TDE dan lubang hitam supermasif. Para astronom kini menggunakan peristiwa ini sebagai model untuk mencari dan mengkarakterisasi TDE tambahan, sehingga memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang fenomena kosmik ini.
Foto Luar Angkasa Terbaik Minggu Ini
Ledakan Lubang Hitam
Lubang hitam sering digambarkan sebagai penyedot debu kosmik, melahap semua yang ada di jalurnya. Namun, para periset menemukan bahwa mereka sebenarnya pemakan yang cukup berantakan. Saat lubang hitam makan, mereka mengeluarkan sebagian materi yang jatuh melalui angin radiasi yang dahsyat.
Angin ini dapat memiliki efek yang luas. Kebanyakan galaksi dewasa memiliki lubang hitam supermasif di intinya. Sebuah studi terkini menggunakan dua teleskop sinar-X menemukan bahwa angin dari galaksi yang sangat terang dengan lubang hitam aktif bernama PDS 456 bertiup ke sebagian besar galaksi. Ini menunjukkan bahwa angin tersebut mungkin mendorong keluar gas yang dibutuhkan untuk pembentukan bintang baru, yang berpotensi mengatur pertumbuhan galaksi inang.
Aurora Montana
Pada 18 Februari, langit di atas Montana utara terang benderang dengan tampilan aurora yang spektakuler. Pertunjukan itu terlihat bahkan di luar Lingkaran Arktik. Bumi sedang melewati aliran partikel surya, yang bertabrakan dengan molekul udara di atmosfer kita untuk menciptakan pertunjukan cahaya yang cemerlang.
Tampilan utama kemungkinan terjadi di Kanada, tempat para pengamat akan menyaksikan pita cahaya hijau yang lebih umum yang diciptakan oleh partikel surya yang menghantam molekul oksigen di atmosfer yang lebih rendah. Namun, dari kejauhan di Montana, para pengamat dapat melihat warna merah cemerlang dari aktivitas aurora yang jauh lebih tinggi di langit.
Gunung Berapi Beku
Pada 16 Februari, sebuah gunung berapi di Kepulauan Kuril meraung untuk pertama kalinya dalam tujuh tahun. Gunung berapi Chikurachki memuntahkan gumpalan abu hingga ketinggian 25.000 kaki, terbawa ke arah barat oleh angin di atas lanskap yang tertutup salju. Meskipun merupakan sarang aktivitas vulkanik, rantai pulau Kuril berpenghuni dan telah menjadi pusat sengketa wilayah selama 60 tahun antara Jepang dan Rusia.
Mendekati Fajar
Ceres adalah satu-satunya planet katai resmi yang berada di sabuk asteroid utama antara Mars dan Jupiter. Sejak September 2014, pesawat ruang angkasa Dawn milik NASA semakin mendekati target kecil ini dan sekarang memberikan gambar yang lebih baik daripada Teleskop Luar Angkasa Hubble.
Foto terbaru yang diambil pada 12 Februari menunjukkan dua sisi Ceres saat objek tersebut berputar, memperlihatkan kawah dan hamburan titik terang yang membuat para astronom bingung. Dawn diperkirakan akan mulai mengorbit Ceres pada 6 Maret, dan pandangan jarak dekatnya diharapkan dapat memecahkan misteri tersebut.
Penggabungan Gelap
Materi gelap, zat tak terlihat dan misterius, tampaknya memainkan peran pemandu dalam pertumbuhan lubang hitam supermasif. Galaksi memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya, dan para astronom telah lama percaya bahwa ukuran lubang hitam harus dikaitkan dengan jumlah bintang di galaksi tersebut.
Namun, galaksi juga tertanam dalam lingkaran cahaya materi gelap yang tak terlihat, yang lebih besar daripada semua materi yang terlihat. Sebuah studi terkini menemukan hubungan erat antara massa lubang hitam supermasif dan massa lingkaran cahaya materi gelap mereka di 3.000 galaksi elips. Ini menunjukkan bahwa materi gelap, bukan cahaya, yang mengatur ukuran lubang hitam.
Hubungan ini mungkin terkait dengan cara galaksi elips terbentuk—melalui penggabungan dua galaksi yang lebih kecil. Ketika dua galaksi menjadi satu, lingkaran cahaya materi gelap tumbuh, membentuk “cetak biru gravitasi” di seluruh galaksi yang entah bagaimana memicu lubang hitam untuk membesar.
Foto Luar Angkasa Terbaik Minggu Ini
Mimpi Sampanye: Nebula Berbusa
Puaskan mata Anda dengan nebula RCW 34, tempat bintang-bintang biru besar memicu tarian kosmik yang semarak di sekitar awan berputar dari debu merah dan gas hidrogen. Fenomena ini, yang dikenal sebagai aliran sampanye, menciptakan gelembung-gelembung gas panas yang menakjubkan yang meledak ke luar dari tepi awan, meniru buih dari bersulang perayaan. Teleskop inframerah mengungkapkan generasi bintang yang tersimpan di dalam kamar bayi kosmik ini, mengisyaratkan siklus kelahiran bintang yang sedang berlangsung.
Bumi Impresionis: Kanvas Atlantik Utara
Musim semi melukis Atlantik Utara dengan palet yang semarak, mengubah perairan menjadi sebuah mahakarya artistik. Organisme laut kecil yang disebut fitoplankton menciptakan pusaran hijau dan biru muda, menguraikan garis pantai dan dataran tinggi bawah laut. Hasil panen plankton yang melimpah ini memelihara ekosistem ikan, kerang, dan mamalia laut yang kaya, menjadikan wilayah ini salah satu tempat penangkapan ikan paling produktif di Bumi. Para ilmuwan memantau mekar fitoplankton ini untuk menilai dampak perubahan iklim dan polusi terhadap lingkungan laut yang rapuh ini.
Pesawat Jet: Penggabungan Galaksi dan Lubang Hitam
Sebagian besar galaksi besar memiliki lubang hitam supermasif di intinya, tetapi hanya sedikit yang menghasilkan jet relativistik—aliran keluar plasma berkecepatan tinggi yang melesat dari pusat galaksi seperti air mancur langit. Pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble telah mengungkap hubungan yang kuat antara jet-jet ini dan galaksi-galaksi yang telah mengalami penggabungan kosmik. Ketika dua galaksi bertabrakan, lubang hitam mereka dapat bergabung, memunculkan aliran energi ini. Namun, tidak semua penggabungan menghasilkan jet, yang menunjukkan bahwa faktor-faktor lain, seperti massa lubang hitam yang terlibat, mungkin berperan.
Tanda-tanda Matahari: Wajah Dinamis Matahari
Matahari kita, yang terlihat melalui berbagai filter, menyingkapkan berbagai penampilan yang menyoroti plasma yang bergejolak. Panjang gelombang ultraviolet ekstrem mengungkapkan struktur berserabut panjang yang membentuk pola “lebih besar dari” yang aneh. Filamen-filamen ini adalah awan dingin dari materi matahari yang tergantung di atas permukaan oleh gaya magnet. Mereka dapat tetap stabil selama berhari-hari atau meletus, mengirimkan gumpalan materi matahari yang melesat ke luar angkasa. Observatorium Dinamika Matahari NASA terus memantau matahari untuk mempelajari peristiwa-peristiwa matahari ini dan memprediksi letusan yang berpotensi berbahaya yang dapat berdampak pada Bumi.
Berpelukan dengan Ceres: Pertemuan Dawn dengan Planet Katai
Setelah perjalanan tiga miliar mil, pesawat ruang angkasa Dawn NASA bersiap untuk memasuki orbit baru di sekitar Ceres, planet katai yang paling dekat dengan Bumi. Fase misi yang akan datang ini, yang disebut orbit pemetaan kedua, akan memungkinkan Dawn mengamati Ceres hanya dari jarak 2.700 mil di atas permukaannya, mengumpulkan data yang sangat rinci. Para ilmuwan berharap memperoleh wawasan tentang bagaimana planet terbentuk dari bahan baku tata surya dan bagaimana mereka mengembangkan lapisan dalam yang berbeda. Gambar-gambar jarak dekat Ceres yang diambil oleh Dawn mungkin juga menjelaskan titik-titik terang misterius yang diamati di dalam salah satu kawahnya.
Kata Kunci Ekor Panjang:
- Bagaimana bintang-bintang baru terbentuk di RCW 34: Kelimpahan hidrogen di RCW 34 menunjukkan pembentukan bintang yang sedang berlangsung di dalam awan berdebu.
- Dampak perubahan iklim terhadap fitoplankton di Teluk Maine dan Nova Scotia: Para ilmuwan memantau mekar fitoplankton untuk menilai dampak perubahan iklim dan polusi terhadap ekosistem laut di kawasan tersebut.
- Peran penggabungan lubang hitam dalam pembentukan jet relativistik: Pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble telah mengungkapkan hubungan antara penggabungan kosmik dan pembentukan jet relativistik di galaksi.
- Berbagai jenis letusan matahari dan dampaknya terhadap Bumi: Observatorium Dinamika Matahari memantau matahari untuk mempelajari berbagai jenis letusan matahari, termasuk suar dan lontaran massa korona, dan memprediksi dampak potensialnya terhadap Bumi.
- Bagaimana pesawat ruang angkasa Dawn akan membantu kita memahami pembentukan planet: Misi Dawn ke Ceres dan Vesta memberikan wawasan berharga tentang pembentukan dan evolusi planet di tata surya kita.
Objek Paling Terang di Alam Semesta: Kuasar Bercahaya 12 Miliar Tahun Cahaya Jauhnya
Para astronom telah menemukan objek paling terang yang diketahui di alam semesta, sebuah kuasar yang terletak 12 miliar tahun cahaya jauhnya. Kuasar ini, yang secara resmi diberi nama J059-4351, adalah inti bercahaya dari sebuah galaksi yang bersinar lebih dari 500 triliun kali lebih terang dari matahari kita.
Apa itu Kuasar?
Kuasar adalah objek paling terang di kosmos. Mereka ditenagai oleh lubang hitam supermasif yang secara aktif melahap piringan gas dan debu yang mengorbit. Gesekan yang dihasilkan oleh materi yang berputar-putar di sekitar lubang hitam melepaskan panas bercahaya yang dapat dilihat dari jauh.
Kuasar Pemecah Rekor
Kuasar J059-4351 adalah objek paling terang yang pernah diamati. Kuasar ini ditenagai oleh lubang hitam yang melahap lebih dari massa matahari setiap harinya, menjadikannya lubang hitam dengan pertumbuhan tercepat yang pernah dilihat para ilmuwan.
Piringan akresi di sekitar lubang hitam berukuran 15.000 kali panjang antara matahari dan Neptunus. Piringan ini bersinar terang saat melepaskan energi yang tak terduga.
Bagaimana Para Astronom Menemukan Kuasar
Peneliti tanpa sadar melihat kuasar yang sangat terang pada gambar yang diambil pada tahun 1980 oleh Schmidt Southern Sky Survey, sebuah teleskop di Australia. Namun, awalnya mereka salah mengidentifikasinya sebagai sebuah bintang.
Biasanya, para astronom menemukan kuasar menggunakan model pembelajaran mesin yang dilatih untuk menyurvei area langit yang luas untuk mencari objek yang terlihat seperti kuasar yang diketahui dalam data yang ada. Hal ini mempersulit untuk menemukan kuasar yang sangat terang yang tidak seperti apa pun yang pernah dilihat sebelumnya.
Tahun lalu, penulis penelitian menentukan bahwa objek tersebut sebenarnya adalah kuasar menggunakan teleskop di Observatorium Siding Spring di Australia. Mereka menindaklanjutinya dengan data dari Very Large Telescope di Chili untuk menentukan bahwa kuasar tersebut adalah yang paling terang yang pernah dilihat.
Lubang Hitam di Pusat Kuasar
Lubang hitam di pusat kuasar J059-4351 memiliki berat yang sama dengan sekitar 17 miliar matahari. Lubang hitam ini rakus, mengonsumsi materi sebanyak 413 matahari setiap tahun.
Saat lubang hitam mengonsumsi materi, lubang hitam melepaskan sejumlah besar energi. Energi ini memanaskan piringan akresi hingga suhu 10.000 derajat Celcius dan menciptakan angin kencang yang akan mengelilingi Bumi dalam satu detik.
Masa Depan Kuasar
Cahaya dari kuasar J059-4351 membutuhkan waktu sekitar 12 miliar tahun untuk mencapai kita. Ini berarti bahwa kita melihat kuasar sebagaimana adanya 12 miliar tahun yang lalu.
Pada saat itu, alam semesta jauh lebih muda dan lebih kacau daripada sekarang. Ada lebih banyak gas dan debu yang mengambang bebas di sekitar, yang menyediakan banyak makanan bagi lubang hitam.
Namun, seiring waktu, sebagian besar gas dan debu di alam semesta telah terkumpul menjadi bintang dan galaksi. Ini berarti bahwa lubang hitam tidak lagi memiliki banyak materi untuk dimakan seperti yang mereka lakukan di alam semesta awal.
Akibatnya, lubang hitam di pusat kuasar J059-4351 pada akhirnya akan berhenti tumbuh. Wolf percaya bahwa tidak ada yang akan pernah melampaui rekor ini untuk objek paling terang di alam semesta.