Prediksi Einstein sungguh langka

Di antara banyak wawasan teoretisnya, Albert Einstein meramalkan keberadaan dua fenomena di alam semesta kita yang telah terbukti: gelombang gravitasi dan emisi radiasi terstimulasi. Penelitian baru menemukan bahwa efek-efek ini terkadang dapat digabungkan untuk membentuk ‘laser gravitasi’ yang langka dan eksotik – yang mungkin mengarah pada cara baru untuk mendeteksi salah satu zat yang paling sulit dipahami di alam semesta.

Setiap hari Anda mengalami rangsangan emisi radiasi dalam bentuk laser, seperti pemindai kode batang di supermarket lokal atau kabel serat optik yang mengirimkan informasi ke seluruh kota Anda. Di dalam badan laser, atom memancarkan radiasi dengan panjang gelombang yang tepat untuk merangsang atom di dekatnya, menyebabkan atom tersebut memancarkan radiasi dengan panjang gelombang yang sama. Radiasi mengalir hingga menjadi sinar koheren – keluaran laser. Para astronom juga telah menemukan sumber laser alami, khususnya di awan molekul raksasa dan dingin (yang sinarnya disebut maser karena memancarkan radiasi gelombang mikro).

Dalam makalah yang diserahkan ke database pracetak arXiv pada bulan Januari, Jing Liu, fisikawan di Akademi Ilmu Pengetahuan China di Beijing, menyatakan bahwa gravitasi itu sendiri dapat diarahkan ke sinar laser kosmik—tetapi hanya jika model materi gelap tertentu (the zat misterius dan tak kasat mata, yang diperkirakan membentuk 85% materi di alam semesta) adalah benar.

Model materi gelap ini didasarkan pada sumbu, yaitu partikel ultralight hipotetis yang membanjiri alam semesta. Partikel-partikel ini sangat ringan sehingga memiliki sifat kuantum yang signifikan, yang berarti panjang gelombangnya cukup besar. Mereka tidak bertindak hanya sebagai partikel, melainkan sebagai kombinasi khusus antara gelombang dan partikel.

Terkait: Para ilmuwan akhirnya mungkin mengetahui dari mana asal lubang hitam terbesar dan tertua di alam semesta

Sifatnya yang seperti gelombang ini memungkinkan sumbu ditangkap oleh lubang hitam. Namun karena panjang gelombangnya yang besar, mereka tidak “cocok” dengan cakrawala peristiwa lubang hitam; alih-alih jatuh ke dalam lubang hitam, ada sumbu di sekitarnya, seperti elektron di dekat inti atom. Para fisikawan telah berteori selama beberapa dekade bahwa “atom-atom lubang hitam” ini mungkin mengotori alam semesta.

Sementara itu, lubang hitam sendiri cenderung memancarkan gelombang gravitasi, yaitu riak di struktur ruang-waktu. Para astronom telah mendeteksi gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh penggabungan lubang hitam, namun interaksi kompleks antara satu-satunya lubang hitam dan lingkungannya juga dapat menyebabkan emisi gelombang.

Jika panjang gelombang gelombang gravitasi tepat (dan jika lubang hitam memancarkan cukup banyak gelombang gravitasi, maka beberapa gelombang tersebut pasti tepat), maka lubang hitam dapat membangkitkan sumbu di sekitarnya. Sumbu yang mengelilingi lubang hitam kemudian akan mulai bergerak secara bersamaan, memicu pelepasan gelombang gravitasi yang lebih besar lagi.

Gelombang gravitasi baru ini akan menyebabkan lebih banyak eksitasi hingga semuanya mengalir seperti laser, mengirimkan gelombang gravitasi yang terfokus erat ke satu arah. Liu – yang menyebut fenomena teoretis ini sebagai “laser gravitasi” – menunjukkan bahwa ini adalah jenis sinyal gelombang gravitasi baru, sangat berbeda dari apa pun yang pernah kita lihat atau pelajari.

Meskipun laser gravitasi ini sangat kuat, namun sangat jarang. Pertama, kondisinya harus tepat untuk memicu kaskade eksitasi. Kedua, sebagian besar laser akan mengarah menjauhi Bumi karena laser tersebut ditembakkan dari lubang hitam ke arah yang acak, sehingga kita tidak dapat melihatnya. Namun observatorium gelombang gravitasi generasi berikutnya mungkin bisa mendeteksi laser gravitasi. Jika kita bisa melihatnya, ini akan menjadi bukti kuat bahwa materi gelap ada dalam bentuk sumbu—dan alam semesta kita cukup menakjubkan untuk memungkinkan adanya laser gravitasi.