SERATUS TAHUN MENUNGGU RAMALAN EINSTEIN
Oleh: Jum’an
Menurut teori relativitas umum Einstein ruang yang
berdimensi tiga dan waktu bukanlah dua fenomena yang terpisah dan berdiri
sendiri-sendiri. Waktu merupakan dimensi ke empat dalam kerangka ruang-waktu. Seperti
sebuah pita film, potongan-potongan waktu menggambarkan seorang berlari melalui
ruang tiga dimensi. Masing-masing potongan juga menunjukkan saat ketika peristiwa
itu terjadi dalam aliran waktu. Secara bersama, ruang dan waktu membentuk arena
empat-dimensi di mana semua hal ada dan terjadi. Menurut Isaac Newton, bumi
beredar mengelilingi matahari karena matahari mempunyai gravitasi yaitu gaya (kekuatan) tarik
yang dimiliki oleh setiap benda yang mempunyai massa. Menurut Einstein
gravitasi bukanlah gaya tarik menarik antara benda-benda, tetapi merupakan
konsekuensi dari bangunan ruang-waktu yang terdistorsi.
Setiap benda dan energi mendistorsi ruang-waktu sesuai besarnya
massa benda itu. Seperti bola bowling yang diletakkan di atas permukaan trampolin,
ia akan memberati kanvas dan menyebabkan terjadinya lengkungan, demikian pula planet-planet
dan bintang menyebabkan struktur ruang-waktu melengkung. Sebuah kelereng yang
bergerak sepanjang trampolin akan terbelokkan ke arah bola bowling itu. Begitu
juga planet-planet mengorbit sekeliling matahari bukan karena gaya tarik matahari;
mereka mengikuti lengkungan ruang-waktu yang disebabkan oleh matahari. Jika
sebuah benda mengalami percepatan, ia akan menciptakan riak pada ruang-waktu,
seperti perahu menyebabkan riak di atas air. Riak ruang-waktu ini disebut
gelombang gravitasi yang sangat kecil hingga sulit diamati. Riak gelombang ini
merambat keluar seantero alam raya dengan kecepatan cahaya. Kita hanya mungkin
mengamati gelombang gravitasi bila terjadi peristiwa hebat seperti ledakan
bintang atau tabrakan antara dua black hole. Eistein sendiri pesimis bahwa
orang akan dapat mengamati gelombang gravitasi.
Satu abad setelah Einstein menerbitkan teori relativitas
umumnya (1915), para ilmuwan baru dapat mendeteksi gelombang gravitasi yang
diramalkannya. Riak dari ruang-waktu itu terjadi akibat tabrakan
dua black hole supermasif sekitar 1,3 milyar tahun lalu yang masing-masing
mempunyai massa 30an kali massa matahari. Gelombang gravitasi yang terjadi menembus
segala sesuatu, melaju melalui alam semesta dengan kecepatan cahaya selama 1,3
milyar tahun dan mencapai Bumi pada bulan September 2015 yang lalu. Lalu bagaimana para ilmuwan dapat mendeteksinya?
Setelah melakukan trial and error selama 50 tahun dan
menyempurnakan perangkat instrumen yang begitu sensitif selama 25 tahun, para
ilmuwan berhasil mengidentifikkasi distorsi dalam ruang-waktu sebesar seperseribu
inti atom atau sepersejuta diameter rambut manusia, menggunakan fasilitas
riset LIGO di Washington, yang dibangun khusus untuk mengamati
gelombang gravitasi. LIGO
adalah sebuah interferometer, yang terdiri dari dua lengan (berupa
tabung vakum berdiameter 1,2 m) berbentuk huruf L masing-masing sepanjang 4 km,
dan sinar laser yang dipecah dua yang diarahkan dan dipantulkan oleh cermin
pada kedua ujung lengan. Ketika ada gelombang gravitasi yang melintas, maka
meregang dan mengerutnya ruang-waktu akan merubah panjang lengan tadi. Itulah
tanda adanya gelombang gravitasi yang melintas. Perubahan panjang lengan
sebenarnya kecil - sekitar sepersejuta lebar rambut manusia. Karena banyaknya
gangguan yang menyulitkan pengamatan (getaran tanah, fluktuasi jaringan listrik
dan suara-suara) maka untuk memaksimalkan sesitivitas, hampir setiap aspek dari
desain detektor LIGO telah ditingkatkan selama beberapa tahun.
Pada tanggal 14 September 2015 lalu, tepatnya pada jam
5. 51 pagi, LIGO
mendeteksi adanya gelombang gravitasi. Mereka mendengar suara dari dua black
hole yang bertabrakan sebagai bunyi “cericit” selama seperlima detik. Keberhasilan
mendeteksi mengkerutnya ruang-waktu diatas merupakan upaya raksasa yang
melibatkan berbagai pihak. Para ilmuwan, peneliti, universitas serta
laboratorium di berbagai negara maju seperti Amerika, Inggris, Jerman, Rusia
dll. Fasilitas LIGO di AS saja dibangun dengan dana 620 juta dolar dan biaya
operasi 30 juta dolar pertahun serta melibatkan lebih dari 1000 ilmuwan dari universitas
di seluruh Amerika dan 14 negara lainnya. Alangkah menakjubkannya! Seorang yang
tinggal di bumi dapat merasakan tubuh yang sebenarnya dari alam raya sedikit
mengembang dan mengempis karena tabrakan dua black hole lebih dari satu milyar
tahun yang lalu!
Kata para ahli, untuk pertama kali alam raya menyapa
kita melalui gelombang gravitasi; deteksi langsung pertama gelombang gravitasi,
deteksi langsung pertama black hole dan konfirmasi teori relativitas umum
Einstein karena ciri-ciri black hole tepat sepertiyang diramalkannya. Juga memungkinkan
para astronom menyelidiki bagian gelap alam raya- bagian mayoritas kosmos yang tak terlihat oleh teleskop cahaya
yang digunakan saat ini. Dan banyak lagi. Semua menyambut kagum dan berharap!