Para ilmuwan mengatakan planet-planet di tata surya kita, seperti Bumi dan Jupiter, dapat digunakan untuk mendeteksi gelombang gravitasi dan lebih memahami misteri kosmik – dari alam semesta yang sangat awal hingga materi gelap.
Para peneliti dari Institut Fisika Energi Tinggi di Beijing dan Universitas Sains dan Teknologi Hong Kong mengatakan magnetosfer planet-planet ini akan bertindak seperti observatorium raksasa.
Itu karena mereka akan membantu mengubah gelombang gravitasi yang sulit dipahami menjadi partikel cahaya yang dapat diambil oleh probe yang dirancang khusus di orbit, tulis tim dalam jurnal peer-review Physics Review Letters bulan lalu.
Mereka mengatakan pendekatan inovatif ini mungkin mengarah pada pengamatan gelombang gravitasi frekuensi tinggi, yang berpotensi diproduksi tepat setelah Big Bang dan tidak mungkin dideteksi dengan fasilitas berbasis darat yang ada.
“Kami menunjukkan bahwa planet-planet terdekat, seperti Bumi dan Jupiter, dapat digunakan sebagai laboratorium untuk mendeteksi gelombang gravitasi frekuensi tinggi,” tulis para peneliti.
Gelombang gravitasi adalah riak ruang-waktu yang disebabkan oleh proses paling keras di alam semesta. Misalnya, tabrakan dua lubang hitam yang mengorbit dapat melepaskan sejumlah besar energi gravitasi, yang merambat ke segala arah menjauh dari sumbernya.
Bepergian dengan kecepatan cahaya, riak-riak kosmik ini membawa informasi dasar tentang asal-usul mereka dan sifat gravitasi itu sendiri.
Sementara Albert Einstein meramalkan keberadaan gelombang gravitasi, deteksi mereka sangat sulit karena gelombang tidak banyak berinteraksi dengan sebagian besar materi. Juga, mereka sering lemah dan hanya mengganggu ruang-waktu dengan jumlah yang hampir tidak terukur.
Pada tahun 2015, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) di Amerika Serikat mencapai pengamatan langsung pertama gelombang gravitasi. Untuk melakukan itu, LIGO cukup sensitif untuk mendeteksi perubahan kurang dari diameter proton menggunakan cermin yang berjarak beberapa kilometer.
Keberhasilan LIGO memotivasi serangkaian proyek yang sedang berlangsung dan direncanakan untuk berburu sinyal gelombang gravitasi di bawah 10.000 hert, rekan penulis studi Ren Jing dari Institute of High Energy Physics mengatakan kepada Science and Technology Daily pada hari Minggu.
Namun dia mengatakan mendeteksi gelombang gravitasi frekuensi tinggi memiliki nilai ilmiah yang besar karena kemungkinan dihasilkan di alam semesta awal yang kurang dikenal. Itu termasuk penggabungan lubang hitam primordial, yang menciptakan gelombang gravitasi pertama di dunia dan mengandung informasi penting tentang materi gelap.
Para ilmuwan telah mengeksplorasi cara-cara untuk mengamati gelombang gravitasi frekuensi tinggi secara tidak langsung, termasuk yang didasarkan pada apa yang disebut efek Gertsenshtein terbalik. Itu menggambarkan konversi antara gelombang gravitasi dan gelombang elektromagnetik dengan adanya medan magnet eksternal.
Ketika cahaya melewati medan magnet yang kuat, itu akan menghasilkan gelombang gravitasi – dan sebaliknya, menurut fisikawan Rusia Mikhail Gertsenshtein.
Untuk waktu yang lama, ide ini dianggap tidak praktis secara eksperimental karena medan magnet harus besar secara astronomis dan didistribusikan sangat luas di ruang angkasa.
Dalam studi mereka, tim Cina mengusulkan untuk menggunakan Bumi dan Jupiter sebagai magnet besar untuk efek Gertsenshtein terbalik terjadi.
Medan magnet bumi berasal dari gerakan besi cair pada intinya, yang membentuk magnetosfer yang membentang jauh ke ruang angkasa dan melindungi planet ini dari jilatan api matahari dan radiasi kosmik.
Para peneliti menghitung jumlah potensial dan frekuensi partikel cahaya yang akan diproduksi dengan gelombang gravitasi frekuensi tinggi yang melewati magnetosfer Bumi dan Jupiter. Mereka mengatakan hasilnya sangat menggembirakan.
Tim juga menggunakan probe ilmiah yang ada – termasuk orbit rendah Bumi Jepang, satelit astronomi sinar-X Suaku dan pesawat ruang angkasa Juno NASA yang saat ini mengorbit Jupiter – untuk menunjukkan bahwa mereka mungkin telah menangkap beberapa partikel cahaya yang dikonversi dari gelombang gravitasi.
“Dibandingkan dengan metode deteksi lainnya, pendekatan kami dapat mencakup berbagai frekuensi gelombang gravitasi. Kami juga akan yakin tentang kekuatan medan magnet, di antara keuntungan lainnya,” kata rekan penulis Liu Tao dari Universitas Sains dan Teknologi Hong Kong kepada surat kabar itu.
Para peneliti mengatakan orbit dan arah probe harus dirancang dengan hati-hati untuk mengoptimalkan hasil deteksi.
“[Studi kami] harus dianggap sebagai titik awal untuk eksplorasi yang lebih sistematis dari peluang yang disajikan oleh laboratorium alami semacam itu,” tulis mereka.