Gelombang Gravitasi: Apa Itu?

Gelombang gravitasi

Pada suatu malam, Ole Romer mengamati gerhana satelit pada Jupiter. Kala itu, ternyata prediksi waktu munculnya gerhana meleset hingga 10 menit dibandingkan dengan pengamatan. Romer berkesimpulan bahwa terlambatnya gerhana yang teramati disebabkan cahaya di Jupiter membutuhkan waktu 10-20 menit untuk sampai ke bumi. Romer mengamati gerhana itu pada tahun 1676 dan di sinilah pertama kalinya ilmuwan mengetahui cahaya tidak bergerak secara spontan. Cahaya berjalan dengan kecepatan 300 ribu km/detik. Dari matahari, cahaya butuh waktu 8,3 menit untuk sampai di bumi. Apabila matahari tiba-tiba padam, maka butuh waktu 8,3 menit sebelum penduduk bumi akhirnya menyadarinya.

Nyatanya, tidak ada yang dapat berpindah tempat secara langsung. Informasi, apapun bentuknya, butuh waktu untuk berjalan dari satu tempat ke tempat lain. Ketika kamu berteriak, teriakanmu belum terdengar temanmu sampai suaramu mencapai telinganya. Jika kamu menyalakan senter raksasa di Bandung, maka temanmu di Jakarta baru melihat cahayanya 0,0004 detik kemudian. Hal ini juga berlaku pada gaya-gaya jarak jauh (action at a distance). Contoh gaya-gaya jenis ini adalah gaya listrik dan gaya gravitasi.

Kita tahu bahwa jika ada dua muatan sejenis, maka akan terjadi tolak menolak. Tapi tolak menolak ini tidak berlangsung secara spontan, butuh waktu sepersekian detik sebelum kedua muatan ini merasakan gaya tolak menolak. Dari teori Maxwell didapat informasi antar muatan ini bergerak dalam bentuk gelombang elektromagnet.

Pada gaya gravitasi, Einstein bertanya hal yang sama. Pertanyaan ini menjadi salah satu penyebab munculnya teori gravitasi sebagai kelengkungan ruang-waktu tahun 1910-an. Linearisasi persamaan medan menghasilkan kesimpulan bahwa kelengkungan ruang ini merambat sebagai gelombang dengan kecepatan cahaya. Einstein bersama Weyl dan Eddington melengkapi teori gelombang gravitasi dengan pendekatan linearisasi medan selama dekade berikutnya.

Walaupun begitu, fenomena gelombang pada gravitasi belum dapat dipahami sepenuhnya karena sifat polarisasi gelombang gravitasi berbeda dengan gelombang elektromagnet. Selain itu, linearisasi tidak cukup valid dalam menggambarkan gelombang gravitasi pada sumber dengan gravitasi diri (self-gravity) yang besar. Baru pada tahun 1963, ilmuwan dapat memahami aspek fundamental dari gelombang gravitasi berkat studi dari ilmuwan diantaranya Bondi, Sachs, dan Penrose. Dari sini pula, terlihat titik terang untuk membawa teori gelombang gravitasi ke ranah eksperimen.

Gelombang gravitasi dapat dideteksi pada sumber massa yang dipercepat. Selain itu, sifat alami dari gravitasi yang sangat lemah membuat deteksi sangat sulit dilakukan. Perlu dicari sumber dengan massa sangat besar dan percepatan tinggi untuk mendeteksi gelombang gravitasi. Misalnya bintang ganda atau 2 lubang hitam yang saling melebur.

Baca artikel tentang sejarah penemuan gelombang gravitasi disini.

Referensi:

1. Hidayat, T. (2010). Teori Relativitas Einstein Sebuah Pengantar. Bandung: Penerbit ITB, pp.247-287.
2. Thorne, K. (1987). “Gravitational Radiation”. in Three hundred years of gravitation. ed. Hawking, S., Israel, W. Cambridge: Cambridge University Press, pp.330-458.