Garis tendex dan vortex menyediakan cara baru yang kuat untuk memahami lubang hitam, gravitasi, serta sifat alam semesta.
Ketika lubang hitam bertabrakan satu sama lain, ruang dan waktu di sekitarnya bergelombang bagai laut yang terengah-engah selama badai. Pelengkungan ruang dan waktu ini sedemikian rumit sehingga para fisikawan belum mampu memahami rincian tentang apa yang terjadi – hingga saat ini.
“Kami telah menemukan cara untuk memvisualisasikan lengkungan ruang-waktu yang tidak pernah dilakukan sebelumnya,” ujar Kip Thorne, Profesor Fisika Teoretis Feynman, Emeritus, di Institut Teknologi California (Caltech).
Dengan menggabungkan teori menggunakan simulasi komputer, Thorne beserta rekan-rekannya di Caltech, Cornell University, dan National Institute for Theoritical Physics di Afrika Selatan, telah mengembangkan alat konseptual yang mereka juluki garis tendex dan garis vortex.
Dua vortex berbentuk donat dikeluarkan oleh lubang hitam yang bergolak. Juga ditunjukkan pada pusat dua garis merah dan dua daris biru vortex melekat pada lubang, yang akan dikeluarkan sebagai vortex berbentuk donat ketiga di golakan berikutnya. (Kredit: The Caltech/Cornell SXS Collaboration)
Dengan menggunakan alat ini, mereka telah menemukan bahwa tabrakan lubang hitam dapat menghasilkan garis pusaran yang membentuk pola berbentuk donat, terbang menjauh dari gabungan lubang hitam bagaikan cincin asap. Para peneliti juga menemukan bahwa bundel garis vortex ini – disebut vortex – bisa berbentuk spiral keluar dari lubang hitam seperti air yang berputar.
Para peneliti menjelaskan garis tendex dan vortex - serta implikasinya terhadap lubang hitam – dalam makalah yang dipublikasikan secara online pada tanggal 11 April dalam jurnal Physical Review Letters.
Garis tendex dan vortex menggambarkan gaya gravitasi yang disebabkan oleh melengkungnya ruang-waktu. Mereka analog dengan garis-garis medan listrik dan magnet yang menggambarkan kekuatan listrik dan magnetik.
Dua vortex berbentuk spiral (kuning) dari perputaran ruang mencuat keluar dari lubang hitam, dan garis vortex (kurva merah) yang membentuk vortex. (Kredit: The Caltech/Cornell SXS Collaboration)
Garis tendex menggambarkan kekuatan peregangan di mana lengkungan ruang-waktu diberikan pada segala sesuatu yang ditemuinya. “Garis tendex mencuatkan bulan, menaikkan pasang surut di lautan Bumi,” kata David Nichols, lulusan Caltech yang menciptakan istilah “tendex”. Kekuatan peregangan garis-garis ini akan mencabik-cabik astronot yang jatuh ke dalam lubang hitam.
Garis vortex, di sisi lain, mendeskripsikan berputarnya ruang. Jika tubuh astronot sejajar dengan garis vortex, dia akan teremas seperti handuk basah.
Ketika garis-garis tendex menyatu, mereka menciptakan sebuah wilayah peregangan yang kuat, disebut tendex. Demikian pula, seikat garis vortex menciptakan ruang wilayah berputar, itu disebut sebuah vortex. “Apa pun yang jatuh ke dalam sebuah vortex, ia akan berputar-putar,” kata Dr. Robert Owen dari Cornell University, penulis utama makalah.
Garis tendex dan vortex menyediakan cara baru yang kuat untuk memahami lubang hitam, gravitasi, serta sifat alam semesta. “Dengan menggunakan alat ini, kita sekarang bisa lebih masuk akal lagi dengan sejumlah besar data yang dihasilkan dalam simulasi komputer kita,” kata Dr. Mark Scheel, seorang peneliti senior di Caltech dan pemimpin kerja tim simulasi.
Dengan menggunakan simulasi komputer, para peneliti telah menemukan bahwa dua lubang hitam yang berputar bertabrakan satu sama lain menghasilkan beberapa vortex dan beberapa tendex. Jika terjadi tabrakan, lubang yang menyatu menyemburkan vortex sebagai wilayah berbentuk donat yang memutar-mutar ruang, dan mengeluarkan tendex sebagai wilayah peregangan berbentuk donat. Namun jika lubang hitam berputar spiral berhadapan satu sama lain sebelum penggabungan, vortex dan tendex mereka akan keluar spiral dari lubang yang tergabung. Dalam kedua kasus – donat atau spiral – gerakan keluar vortex dan tendex yang menjadi gelombang gravitasi – adalah jenis gelombang yang berusaha dideteksi oleh Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) di bawah pimpinan Caltech.
“Dengan tendex dan vortex ini, kami mungkin dapat lebih mudah memprediksi bentuk gelombang dari gelombang gravitasi yang sedang dicari oleh LIGO,” kata Yanbei Chen, profesor asosiasi fisika di Caltech dan pemimpin upaya teoritis tim riset.
Selain itu, tendex dan vortex memungkinkan para peneliti untuk memecahkan misteri di balik pentalan gravitasi dari penggabungan lubang hitam di pusat galaksi. Pada tahun 2007, sebuah tim riset dari University of Texas di Brownsville, dipimpin oleh Profesor Manuela Campanelli, menggunakan simulasi komputer untuk menemukan bahwa tabrakan lubang hitam dapat menghasilkan semburan gelombang gravitasi yang menyebabkan gabungan lubang hitam terpental – seperti tembakan senapan peluru. Pementalan ini begitu kuat sehingga dapat membuang keluar gabungan lubang ini dari galaksinya. Tapi tak seorangpun mengerti bagaimana semburan gelombang gravitasi tersebut dihasilkan.
Sekarang, dilengkapi dengan alat-alat baru, tim Thorne telah menemukan jawabannya. Di satu sisi lubang hitam, gelombang gravitasi dari putaran spiral vortex ditambahkan bersama dengan gelombang dari putaran spiral tendex. Di sisi lain, gelombang vortex dan tendex membatalkan satu sama lain. Hasilnya adalah semburan gelombang dalam satu arah, menyebabkan gabungan lubang terpental mundur.
“Meskipun kami telah mengembangkan alat-alat ini untuk tabrakan lubang hitam, ini juga dapat diterapkan pada lengkungan ruang-waktu di mana saja,” kata Dr Geoffrey Lovelace, seorang anggota tim riset dari Cornell. “Misalnya, saya berharap bahwa orang akan mengaplikasikan garis vortex dan tendex untuk kosmologi, untuk lubang hitam yang mencabik-cabik bintang, dan untuk singularitas yang bersemayam di dalam lubang hitam. Mereka akan menjadi peralatan standar seluruh relativitas umum.”
Tim riset ini sudah menyiapkan beberapa tindak lanjut makalah dengan hasil yang baru. “Saya belum pernah sebelumnya menulis makalah di mana pada dasarnya semuanya baru,” kata Thorne, yang telah menulis ratusan artikel. “Tapi itu terjadi di sini.”
Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation, Sherman Fairchild Foundation, Brinson Foundation, NASA, dan David and Barbara Groce Fund.
Sumber: Physicists Discover New Way to Visualize Warped Space and Time; mr.caltech.edu
Kredit: California Institute of Technology
Referensi Jurnal: Robert Owen, Jeandrew Brink, Yanbei Chen, Jeffrey D. Kaplan, Geoffrey Lovelace, Keith D. Matthews, David A. Nichols, Mark A. Scheel, Fan Zhang, Aaron Zimmerman, Kip S. Thorne. Frame-dragging vortexes and tidal tendexes attached to colliding black holes: Visualizing the curvature of spacetime. Physical Review Letters, 2011; DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.151101
www.faktailmiah.com
No comments:
Post a Comment