Deteksi Latar Belakang Gelombang Gravitasi Kunci Pengungkapan Evolusi Alam Semesta

Gelombang yang dihasilkan oleh peristiwa di alam semesta yang terjadi di masa lalu akan dapat mendeteksi latar belakang gelombang gravitasi. Menemukan latar belakang gelombang gravitasi akan membuat pemahaman para ilmuwan tentang alam semesta dan evolusinya kian terbuka.

Pada setiap terjadi supernova atau ledakan bintang supermasif, setiap penggabungan antara bintang neutron atau lubang hitam, seharusnya menjadi sumber gelombang gravitasi. Demikian juga pada bintang neutron (objek bintang terkecil dan terpadat di alam semesta) tunggalyang berputar cepat.

Begitu pula dengan peristiwa inflasi atau pengembangan ruang yang cepat setelahBig Bangyang terjadi pada 13,8 miliar tahun, fenomena ini seharusnya menghasilkan aliran gelombang gravitasinya sendiri.

Gelombang gravitasi yang terjadi seperti batu yang dilemparkan ke dalam kolam. Peristiwa masif ini seharusnya mengirimkan riak yang bergema melalui jalinan ruang-waktu ekspansi samar dan kontraksi ruang yang dapat dideteksi sebagai perbedaan dalam apa yang seharusnya menjadi sinyal waktu yang tepat.

Secara kolektif, campuran sinyal ini bergabung untuk membentuk dengungan acak atau 'stokastik' yang dikenal sebagai latar belakang gelombang gravitasi (gravitational wave background/GWB). Hal ini mungkin salah satu deteksi yang paling dicari dalam astronomi gelombang gravitasi.

Diperkirakan sama seperti penemuan latar belakang gelombang mikro kosmik sebelumnya bahwa menemukan latar belakang gelombang gravitasi akan membuat pemahaman para ilmuwantentang alam semesta beserta evolusinya.

"Mendeteksi latar belakang stokastik radiasi gravitasi dapat memberikan banyak informasi tentang populasi sumber astrofisika dan proses di alam semesta paling awal, yang tidak dapat diakses dengan cara lain," jelas fisikawan teoretis Susan Scott dari Universitas Nasional Australia dan Pusat ARC.

"Misalnya, radiasi elektromagnetik tidak memberikan gambaran alam semesta lebih awal dari waktu hamburan terakhir (sekitar 400.000 tahun setelahBig Bang). Gelombang gravitasi, bagaimanapun, dapat memberi kita informasi sejak permulaan inflasi, hanya 10-32 detik setelahBig Bang," terang dia.

Untuk memahami pentingnya latar belakang gelombang gravitasi, maka harus dibahas secara sekilas tentang peninggalan lain dariBig Bangyaitu latar belakang gelombang mikro kosmik, (cosmic microwave background/CMB).

Beberapa saat setelah alam semesta mulai berdetak dan ruang angkasa mulai mendingin, buih yang menggelegak yang semuanya membeku menjadi sup partikel subatomik dalam bentuk plasma terionisasi. Radiasi apa pun yang muncul bersamanya tersebar, mencegahnya mencapai jarak yang sangat jauh.

Baru setelah partikel-partikel subatomik ini bergabung kembali menjadi atom, sebuah era yang dikenal sebagai Zaman Rekombinasi (epoch of recombination). Pada saat itu cahaya dapat dengan bebas bergerak melalui alam semesta dan turun selama ribuan tahun.

Kilatan cahaya pertama menerobos ruang angkasa sekitar 380.000 tahun setelahBig Bang, dan, saat alam semesta tumbuh dan berkembang dalam miliaran tahun berikutnya, saat cahaya ini terseret ke setiap sudut dan cahaya itu masih ada hingga hari ini.

"Radiasi ini sangat redup tetapi dapat dideteksi, terutama dalam panjang gelombang gelombang mikro. Ini adalah CMB, cahaya pertama di alam semesta," kata Scott kepadaScience Alert.

Ketidakteraturan cahaya ini, disebut sebagai anisotropi, disebabkan oleh fluktuasi suhu kecil yang diwakili oleh cahaya pertama. Sulit untuk melebih-lebihkan betapa fenomenal penemuannya karena CMB adalah satu-satunya penyelidikan yang dimiliki tentang keadaan alam semesta awal.

Penemuan latar belakang gelombang gravitasi akan menjadi replikasi luar biasa dari pencapaian ini. "Kami mengharapkan deteksi dan analisis latar belakang gelombang gravitasi untuk merevolusi pemahaman kita tentang alam semesta," kata Scott. "Dengan cara yang sama dipelopori oleh pengamatan latar belakang gelombang mikro kosmik dan anisotropinya," imbuh dia.