2Apa yang Anda Perlu Tahu tentang Gravitational Waves
Oleh: Muhammad Musoddiq Jaafar
Pelajar Sarjana Eksperimental Fizik di Universiti Malaya.
Ketika ini, dunia sains sedang hangat dengan penemuan Gelombang Gravitasi (Gravitational Waves)yang diramal oleh Albert Einstein 100 tahun yang lalu. Eksperimen yang dikatakan hampir menelan belanja USD 1 Billion dan melibatkan lebih 1000 saintis di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) telah bermula pada tahun 1992.
Sebelum ini, beberapa saintis telah mengumumkan mereka menemui gravitational waves tetapi didapati tidak tepat dan terlalu terburu-buru mengumumkannya tanpa semakan lanjutan. Justeru pengumuman dari LIGO amat dinantikan oleh saintis seluruh dunia.
Gelombang Graviti
Apa itu gelombang gravitasi ( gravitational waves)? Dan kenapa ianya begitu heboh diperkatakan?
Sebelum itu, kita perlu mengetahui, apakah itu gelombang dan apakah itu graviti. Apabila kita berkata tentang waves ataupun gelombang. Kita tidak lari daripada memerhati riak air apabila diganggu. Analoginya boleh dikatakan seperti kita membaling batu di tasik yang tenang. Kita akan melihat gelombang yang bulat di tempat jatuhnya batu itu seperti di gambar 1. Namun, air di kawasan tengah tidak akan sampai ke kawasan tepi sekali. Yang bergerak adalah gelombang menjauhi kawasan tengah. Analoginya seperti kita membaling batu ke sebelah daun kering yang terapung. Gelombang sukar sampai ke tempat lain, tetapi daun kering tetap terapung di tengah tasik yang tenang.
Gambar 1: Gelombang atau riak air yang terhasil apabila terdapat gangguan [1].
Graviti pula adalah daya tarikan oleh sesuatu jasad terhadapnya. Seperti bulan yang tertarik kepada bumi, dan bumi tertarik kepada matahari. Kita mampu melekat di atas bumi kerana terdapat tarikan graviti. Ianya digambarkan seperti gambar 2.
Gambar 2: Daya graviti yang menarik objek kepada pusatnya.[2]
Selama ini, kita menyangkakan bahawa graviti cuma daya tarikan yang tidak akan membentuk gelombang apabila sesuatu jasad berlanggar atau meletup atau direnggang akibat objek yang sangat berat. Namun, dengan penemuan gravitational waves ini, kita mempunyai perspektif yang berbeza dengan graviti.
Namun, jangan tersalah erti dengan gravity waves. Gravitational waves dan gravity waves adalah sesuatu yang berbeza. Secara ringkasnya, gravity waves atau gelombang graviti adalah apabila terdapat cecair atau gas yang yang beriak (ripple) dan graviti cuba untuk mengembalikan riak itu kepada keadaan seimbang. Sebagai contoh yang kita boleh lihat adalah ombak di pantai yang tinggi, sedang cuba jatuh ke bawah kerana mahu mencapai keseimbangan. Ianya terjadi apabila dipengaruhi dengan graviti.
Untuk gravitational waves, kita boleh bayangkan gelombang yang beriak seperti gambar 1. Namun yang beriak atau terganggu adalah ruang-masa. Ya, ruang dan masa. Apabila bintang meletup sebagai supernova, atau dua lubang hitam berlanggar. Ia akan menghasilkan gravitational waves ke persekitaran. Analoginya seperti letupan nuklear di dalam air, kita akan merasai gelombang letupan tersebut di permukaan. Air di kawasan letupan tidak akan sampai ke air di kawasan lain, tetapi yang sampai adalah gelombang seperti penerangan daun kering sebentar tadi.
Gambar 3: Simulasi gravitational waves. Dua bola hitam mewakili lubang hitam, dan warna biru adalah riak ruang-masa yang berlaku [3].
Tetapi dalam istilah gravitational waves, gelombang yang sampai ke arah kita adalah riak ruang-masa. Jika kita menukarkan keadaan 4 dimensi kepada 3 dimensi. Kita boleh membayangkan ruang-waktu adalah seperti permukaan air yang tenang. Lurus dan tenang tanpa gangguan. Tetapi apabila dua lubang hitam mendekati dan meletup, ianya akan menghasilkan riak ruang-waktu seperti gambar 3.
Jadi, bayangkan yang biru itu adalah ruang-masa, dan gelombang itu adalah gravitational waves yang mengganggu ruang dan masa. Ruang masa di sekitar akan beriak dan gelombangnya (gravitational waves) akan sampai ke arah kita di bumi. Ruang-masa di sekitar letupan tersebut masih kekal di sana, dan ruang-masa di bumi masih kekal disini.
Gambar 4: Planet mengorbit matahari secara berlainan [4].
Selain itu, gravitational waves juga menerangkan mengapa sesetengah planet atau komet mengorbit dengan cara berlainan daripada planet yang lain seperti gambar 4. Seperti komet pluto yang tidak elips secara mendatar seperti bumi. Objek yang berat mampu menyebabkan rengangan terhadap ruang dan masa.
Analoginya seperti tilam yang kita tidur hari-hari. Bayangkan tilam itu mempunyai permukaan yang lurus dan tidak diganggu. Permukaan tilam itu adalah raung-waktu dalam bentuk leper atau kain rentang. Kita letak sebiji guli, dan kita pijak di sebelah guli. Hasil kaki yang dipijak akan menyebabkan tilam rengang ke bawah, dan guli akan tertarik kepada guli. Rengangan itu adalah analogi ruang-waktu menjadi renggang kerana objek yang sangat berat.
Oleh kerana terdapat gangguan dan guli tersebut merasai gravitational waves (riak daripada ruang-masa), guli tersebut akan ke arah objek yang berat. Tetapi sekiranya guli tesebut diberi tenaga dan dipusingkan, ianya akan mengorbit kaki anda dan akhirnya akan pergi ke kaki anda. Itulah analogi yang digambarkan oleh Einstein 100 tahun yang dahulu. Penerangan dalam bentuk video boleh dilihat dilink youtube di bawah. Sumber–apbiolghs
Sejarah Angkasa dan Alatan Baru dalam Mentafsirkan Alam Semesta.
Maka, dengan penemuan gravitational waves ini, kita sebenarnya telah membuka era baru dalam bidang kosmologi dan angkasalepas.
Selama ini, kita melihat angkasa dengan menggunakan mata kasar. Setelah manusia memahami optik, mereka mencipta teleksop, dan kita mula melihat angkasa dengan lebih jelas. Kemudian, kita memahami yang dunia ini bukan sekadar wujud gelombang yang membentuk cahaya nampak (iaitu cahaya ungu hingga ke merah) sahaja, kita mengetahui yang berbagai gelombang wujud seperti x-ray, inframerah, radio, dan lain-lain lagi. Maka, radio-teleskop mula dibina untuk melihat angkasa yang tidak mampu dilihat oleh mata kasar.
Analoginya seperti kita menggunakan kamera inframerah atau nightvision. Kita melihat sesuatu yang tidak boleh dilihat dengan mata kasar. Jadi bayangkan kita mempunyai kamera baru untuk melihat sesuatu yang kita tidak boleh lihat dengan mata kasar. Ianya seolah kita telah menemui satu lagi mata untuk melihat alam semesta.
Yang lebih menarik, gravitational waves mampu memberi maklumat masa lampau seperti letupan big bang berbilion tahun dahulu, kita akan mengetahui yang terdapat dua lubang hitam meletup berjuta-juta tahun cahaya yang lalu, dan berbagai lagi maklumat lampau kita boleh ketahui. Kerana letupan daripada big bang akan menghasilkan riak ruang-masa (gravitational waves).
Dengan menganalisis data riak ruang-masa tesebut, banyak pengetahuan yang baru kita boleh perolehi seperti mengsimulasikan visual dan sebagainya yang berlaku berjuta dan berbilion tahun yang lalu. Jika di bumi, kita boleh menjumpai spesimen arkeologi berbentuk tulang dan barang dengan menggunakan cangkul dan berus. Jadi di angkasa, kita mempunyai satu lagi “alat arkeologi angkasa” untuk menggali sejarah angkasa dengan penemuan gravitational waves ini.
Apa yang kita rerolehi dari Penemuan ini?
Mungkin dalam hayat kita, kita mungkin tidak dapat merasai teknologi yang terhasil daripada penemuan ini. Tetapi ianya dapat dirasai oleh anak cucu kita apabila penerokaan angkasa bukanlah sesuatu yang mustahil dan menjadi kebiasaan. Contohnya, satu hari nanti jarak yang kita rasai antara Kuala Lumpur dan Perlis sekarang ini, pada masa hadpan ianya seperti seperti jarak antara bumi dan jupiter.
Analoginya yang lain boleh digambarkan seperti seperti teknologi GPS. Lebih kurang 70 tahun yang lalu, Einstein mencadangkan teori special and general relativiti. Teori itu dibuktikan benar dengan membuktikan masa di angkasa dan bumi berbeza, dan teori ini telah melengkapkan sistem GPS yang kita nikmati di telefon pintar. Tanpa teori yang dibuktikan ini oleh orang terdahulu, kita tidak akan menikmati sistem GPS yang kondusif seperti hari ini.
Cucu cicit kita boleh mendapat informasi yang banyak tentang sesuatu tempat seperti galaksi, sistem solar, dan lain-lain lagi sebelum menjalajahinya. Kemungkinan juga kita akan menemui banyak benda misteri yang lain. Sebelum ini kita telah menjumpai dark matter dan dark energy yang sangat misteri. Kemungkinan kita mampu membina visual untuk melihat perkembangan kosmik masa lampau atau sejarah alam semesta, yakni bagaimana sebenarnya big bang meletup, bagaimana bintang atau lubang hitam 1 juta tahun yang lalu meletup atau terbentuk, atau lebih besar lagi, kita mengetahui bagaimana sebenarnya alam semesta ini terbentuk.
Oleh kerana terbuktinya ruang-masa boleh diganggu, tidak mustahil yang kemungkinan anak cucu kita menikmati wormhole ciptaan manusia seperti filem ‘interstellar‘.
Post time 14-2-2016 05:15 PM
Gambar 2: Daya graviti yang menarik objek kepada pusatnya.[2]
变色卡
![[tvN] "When The Stars Gossip / Ask The Stars" 별들에게 물어봐 (2023) ~ Lee Minho, Gong Hyojin, Han Jieun](https://uf.cari.com.my/forumx/mforum/block/08/08339b7d0e264e998bb51608b6598bcc.jpg)
