Efek ini mengacu pada pergeseran permanen dalam susunan alam semesta yang disebabkan oleh riak ruang-waktu yang dikenal sebagai gelombang gravitasi. Meskipun gelombang ini telah dideteksi oleh observatorium seperti Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dan interferometer Virgo, jejak gelombang tersebut masih sulit dipahami.
Peneliti menduga latar belakang gelombang mikro kosmik, yaitu cahaya redup yang tersisa dari Big Bang, bisa jadi membawa sinyal-sinyal gelombang gravitasi yang sangat kuat dari penggabungan lubang hitam yang jauh. Mempelajari sinyal-sinyal ini tidak hanya dapat mengkonfirmasi prediksi Einstein, tapi juga dapat menjelaskan beberapa peristiwa paling energetik dalam sejarah alam semesta.
“Pengamatan fenomena ini dapat memberi kita lebih banyak pengetahuan tentang berbagai bidang fisika,” kata Miquel Miravet-Tenes, seorang mahasiswa doktoral di University of Valencia dan salah satu penulis penelitian ini kepada Live Science dikutip Jumat, 7 Maret 2025.
Dia menyebut ini adalah prediksi langsung dari teori relativitas umum Einstein. Sehingga pengamatannya akan berfungsi sebagai konfirmasi dari teori tersebut, seperti halnya pengamatan gelombang gravitasi oleh LIGO, Virgo, dan KAGRA (Detektor Gelombang Gravitasi Kamioka).
Pengamatan ini juga dapat digunakan sebagai alat tambahan untuk mempelajari beberapa skenario astrofisika. "Karena ia dapat mengandung informasi tentang jenis peristiwa yang menghasilkan memori, seperti supernova atau tabrakan lubang hitam.”
Cara gelombang gravitasi meninggalkan jejak di alam semesta
Menurut relativitas umum, benda-benda masif yang melengkungkan ruang-waktu dapat menghasilkan riak yang menjalar ke seluruh alam semesta dengan kecepatan cahaya. Gelombang gravitasi ini muncul ketika benda-benda masif berakselerasi, seperti ketika dua lubang hitam berputar ke dalam dan bergabung.Tidak seperti gelombang biasa yang melewati materi dan tidak mengubahnya, gelombang gravitasi dapat mengubah struktur ruang-waktu secara permanen. Artinya, objek apa pun yang dilaluinya, termasuk partikel dasar cahaya yang dikenal sebagai foton, dapat mengalami perubahan kecepatan atau arah yang bertahan lama.
Akibatnya, cahaya yang melintasi kosmos dapat membawa memori peristiwa gelombang gravitasi di masa lalu yang tercetak dalam sifat-sifatnya.
Para peneliti mengeksplorasi apakah efek ini bisa diamati pada latar belakang gelombang mikro kosmik - medan radiasi peninggalan yang telah melintasi ruang angkasa sejak alam semesta masih berusia sepersekian persen dari usianya saat ini. Pergeseran halus pada temperatur radiasi ini bisa memberikan petunjuk tentang gelombang gravitasi dari penggabungan lubang hitam purba.
“Kita bisa mempelajari banyak hal,” kata Kai Hendriks, mahasiswa doktoral di Niels Bohr Institute di University of Copenhagen dan salah satu penulis lain dalam penelitian ini kepada Live Science.
“Sebagai contoh, mengukur memori gravitasi dalam sinyal gelombang gravitasi memberi kita lebih banyak informasi tentang sifat-sifat dari dua lubang hitam yang menghasilkan sinyal ini; seberapa berat lubang hitam itu atau seberapa jauh mereka dari kita.”
Tapi, implikasinya tidak hanya terbatas pada penggabungan dua lubang hitam saja. Apabila jejak memori gravitasi bisa dideteksi di latar belakang gelombang mikro kosmik, maka akan bisa mengungkap apakah lubang hitam supermasif lebih sering bergabung di alam semesta awal dibanding dengan saat ini. Hal ini bisa memberikan wawasan baru tentang bagaimana galaksi dan lubang hitam berevolusi sepanjang waktu kosmik.
Mengukur jejak
Untuk menentukan apakah efek memori bisa dideteksi, tim peneliti menghitung bagaimana penggabungan lubang hitam memengaruhi latar belakang gelombang mikro kosmik. Analisis mereka menunjukkan peristiwa dahsyat ini seharusnya meninggalkan perubahan terukur pada radiasi latar belakang, dengan kekuatan sinyal yang bergantung pada seberapa masif lubang hitam dan seberapa sering penggabungan semacam itu terjadi sepanjang sejarah.“Panjang gelombang cahaya berhubungan langsung dengan suhunya - panjang gelombang kecil berarti suhu tinggi dan panjang gelombang besar berarti suhu rendah,” kata David O'Neill, mahasiswa doktoral di Niels Bohr Institute dan salah satu penulis studi ini kepada Live Science.
“Beberapa cahaya yang terpengaruh oleh memori gelombang gravitasi menjadi 'lebih panas' sementara beberapa cahaya lainnya menjadi 'lebih dingin'. Wilayah cahaya panas dan dingin membentuk semacam pola di langit. Kami memprediksi pola ini ada di latar belakang gelombang mikro kosmik, meskipun cukup samar.”
Teleskop saat ini mampu mendeteksi radiasi gelombang mikro, seperti satelit Planck, telah memetakan latar belakang gelombang mikro kosmik dengan sangat rinci. Pergeseran suhu yang disebabkan oleh memori gelombang gravitasi diperkirakan sangat kecil - dalam orde seperseribu derajat.
Hal ini membuat gelombang tersebut sulit diamati dengan teknologi yang ada saat ini. Namun, teleskop masa depan dengan sensitivitas lebih tinggi mungkin bisa mendeteksi distorsi halus ini.
Sehingga, memberikan cara baru menyelidiki pengaruh gravitasi yang tidak terlihat yang membentuk alam semesta.
Menyempurnakan model pengujian di masa depan
Meskipun penelitian ini menunjukkan memori gelombang gravitasi seharusnya meninggalkan jejak di latar belakang gelombang mikro kosmik, para peneliti mengakui perhitungan mereka didasarkan pada asumsi yang disederhanakan. Model yang lebih baik akan dibutuhkan sebelum prediksi definitif dapat dibuat.Sebagai contoh, tim peneliti awalnya mengasumsikan semua lubang hitam yang bergabung memiliki massa yang sama. Padahal kenyataannya, massa mereka bisa sangat bervariasi.
Massa lubang hitam supermasif berkisar antara beberapa juta hingga puluhan miliar kali massa matahari, yang berarti pengaruhnya terhadap latar belakang gelombang mikro kosmik juga berbeda. Memperhitungkan variasi ini akan menjadi hal yang penting dalam penelitian-penelitian selanjutnya.
“Saat ini, efek yang kami pelajari sangat halus. Tapi, ada kemungkinan di area tertentu di langit, pengaruhnya bisa sangat kuat,” kata Hendriks.
Dia mengatakan untuk menyelidiki hal ini, dibutuhkan model lebih canggih yang memperhitungkan seluruh evolusi alam semesta. Jadi, ini bukan tugas mudah.
"Tapi, hal ini bisa membawa kita lebih dekat untuk mendeteksi jejak kosmik ini dan menyingkap wawasan baru tentang evolusi alam semesta.”
Cek Berita dan Artikel yang lain di
Google News
