Semua benar bersukacita pada
penemuan terbaru di bidang gelombang gravitasi. Observatorium LIGO, yang baru-baru ini bergabung dengan mitranya VIRGO, sebelumnya mengamati gelombang gravitasi dari penggabungan lubang hitam. Yang sangat keren, tetapi juga terlihat sangat sepi - lubang hitam itu hitam, jadi kita hanya bisa mengamati gelombang gravitasi di dalamnya, dan sedikit lainnya. Karena observatorium kami saat ini untuk mendeteksi gelombang gravitasi tidak terlalu baik dalam menentukan lokasi sumber di langit, kami bahkan tidak dapat mengetahui di galaksi mana, misalnya, peristiwa yang terekam terjadi.
Namun semuanya berubah setelah dimulainya era astronomi, yang mampu segera mendeteksi radiasi gravitasi dan elektromagnetik dari satu sumber. Peristiwa yang terdeteksi adalah penggabungan dua bintang neutron, bukan lubang hitam, dan semua masalah ini, yang menyatu dalam tabrakan raksasa, membanjiri langit dengan pancaran banyak panjang gelombang secara bersamaan.
Lihat saja semua observatorium yang berbeda ini, semua panjang gelombang radiasi elektromagnetik ini! Radio, inframerah, optik, ultraviolet, x-ray, rentang gamma - ini adalah spektrum penuh dari sudut pandang astronomi.
Banyak prestasi ilmiah lanjutan akan tumbuh dari acara ini - lihat, misalnya,
karya ini . Beberapa orang sangat gembira dengan fakta bahwa peristiwa ini menghasilkan sejumlah besar emas, beberapa kali lebih besar dari massa Bumi. Tapi ini blog saya, jadi saya akan membahas aspek acara ini yang relevan bagi saya: penggunaan "sirene standar" untuk mengukur ekspansi alam semesta.
Kita sudah cukup pandai mengukur ekspansi alam semesta menggunakan
skala jarak dalam astronomi . Di dalamnya, jarak diukur secara bertahap, langkah demi langkah, pertama melalui penentuan jarak ke bintang terdekat, kemudian melalui transisi ke kelompok yang lebih jauh, dan seterusnya. Ini bekerja dengan baik, tetapi, tentu saja, rentan terhadap akumulasi kesalahan dalam proses. Jenis baru pengamatan gelombang gravitasi memberi kita sesuatu yang lain, memungkinkan Anda untuk melompati seluruh skala jarak ini dan mendapatkan
pengukuran independen jarak ke benda-benda kosmologis.
Pengamatan simultan gelombang gravitasi dan elektromagnetik adalah bagian penting dari ide tersebut. Anda mencoba membandingkan dua hal: jarak ke objek dan kecepatan yang terlihat saat bergerak menjauh dari Anda. Biasanya semuanya sederhana dengan kecepatan: Anda mengukur pergeseran merah cahaya, yang mudah dilakukan dengan spektrum elektromagnetik objek. Tetapi hanya memiliki gelombang gravitasi, ini tidak dapat dilakukan - tidak ada struktur yang cukup dalam spektrum untuk mengukur pergeseran merah. Karena itu, ledakan bintang neutron sangat penting bagi kami; dalam kasus GW170817, untuk pertama kalinya kami dapat menentukan pergeseran merah yang tepat dari sumber gelombang gravitasi yang jauh.
Mengukur jarak adalah saat yang sulit, dan di sini gelombang gravitasi memberi kita teknik baru. Strategi yang biasa diterima secara umum adalah mendefinisikan "lilin standar," yaitu objek yang kecerahan intrinsiknya dapat Anda ambil kesimpulan yang masuk akal. Dengan membandingkannya dengan kecerahan yang diamati, Anda dapat menghitung jarak. Sebagai contoh, para astronom menggunakan supernova tipe Ia untuk menemukan percepatan ekspansi alam semesta.
Gelombang gravitasi tidak memberikan lilin standar - masing-masing objek akan memiliki "kecerahan" gravitasi internal (jumlah energi yang dipancarkan). Tetapi dengan mempelajari bagaimana sumber cahaya berevolusi - karakteristik modulasi frekuensi linear gelombang gravitasi dua benda yang bergerak bersama dalam spiral - Anda dapat menghitung kecerahan keseluruhannya. Inilah LFM untuk GW170817, dibandingkan dengan sumber lain yang kami temukan - lebih banyak data, hampir satu menit penuh!
Dan sekarang kami memiliki jarak dan pergeseran merah tanpa skala jarak! Ini penting karena banyak alasan. Cara independen untuk mengukur jarak kosmik, misalnya, akan memungkinkan kita untuk mengukur sifat-sifat materi gelap. Anda juga dapat mendengar tentang perbedaan antara berbagai cara untuk mengukur konstanta Hubble, yang berarti bahwa seseorang membuat kesalahan kecil, atau kita entah bagaimana sangat salah dalam pandangan kita tentang Semesta. Mendapatkan cara independen untuk memverifikasi perhitungan Anda akan membantu kami mengatasinya. Hanya dari satu peristiwa yang dapat kita simpulkan bahwa konstanta Hubble adalah 70 km / s / Mpc, meskipun dengan kesalahan yang agak besar (+12, -8 km / s / Mpc). Tetapi akurasi akan meningkat ketika data tambahan dikumpulkan.
Dan inilah peran kecil saya dalam cerita ini. Gagasan menggunakan sumber gelombang gravitasi sebagai sirene standar diajukan oleh Bernard Schutz pada tahun 1986. Tetapi sejak itu telah dirancang ulang secara serius, terutama oleh teman-teman saya Daniel Holtz dan Scott Hughes. Daniel memberi tahu saya tentang ide ini bertahun-tahun yang lalu, dan dia dan Scott menulis salah satu karya pertama tentang masalah ini. Saya segera berkata: "Anda hanya perlu menyebut hal-hal ini" sirene standar ". Jadi sebutan yang berguna lahir.
Sayangnya, kolega Caltech saya, Sterl Finney, menawari saya nama yang sama pada waktu yang sama seperti yang ditunjukkan di bagian terima kasih. Tapi itu bukan apa-apa; ketika kontribusinya sangat kecil, sayang untuk membaginya.
Tetapi manfaat fisikawan dan astronom yang mampu melakukan pengamatan ini, dan banyak lainnya yang berkontribusi pada pemahaman teoritis masalah ini, sangat penting. Selamat kepada semua pekerja keras yang telah menemukan cara baru untuk mempelajari alam semesta.
Sean Michael Carroll adalah kosmolog Amerika yang berspesialisasi dalam energi gelap dan relativitas umum.