LISA

Laser Interferometer Space Antenna (LISA) merupakan perangkat yang digunakan oleh NASA untuk mendeteksi gelombang gravitasi. Pengetahuan mengenai gravitasi akan dijelaskan terlebih dahulu untuk memudahkan pemahaman mengenai LISA.

Perkembangan teori gravitasi

  • Gravitasi Philosophy

Pada awalnya, Gravitasi hanya dipahami melalui filosofi yang dijelaskan oleh Aristoteles. Aristoteles menjelaskan fenomena benda-benda jatuh ke bumi dan asap terbang ke angkasa, karena semua akan kembali pada asalnya. Seperti halnya daun, ketika kering akan memiliki warna yang sama dengan warna tanah. Sehingga Aristoteles menyimpulkan bahwa daun berasal dari tanah. Teori ini tidak dapat bertahan atau terbukti kebenarannya karena tidak mampu menjelaskan fenomena alam semesta seperti peredaran planet-planet pada orbitnya.

  • Gravitasi Newtonian [Classical Mechanics]

Newton melalui formulasi gravitasinya mampu menjelaskan fenomena benda-benda yang jatuh ke bumi serta fenomena astronomi di luar angkasa. Persamaan gravitasi Newton diformulasikan dengan [F = G.m1.m2/r^2]. Melalui persamaan tersebut, Newton telah mampu menjelaskan seluruh peredaran onjek astronomi dengan tepat dan akurat. Begitu pula dengan penemuan planet Neptunus yang merupakan prediksi dari gangguan orbit Uranus dan Pluto akibat gravitasi Neptunus melalui persamaan gravitasi Newton. Terdapat kekurangan pada teori gravitasi Newton, yaitu yang terjadi pada planet Merkurius. Planet Merkurius terus mengalami pergeseran pada titik perihelium (titik terdekat planet dari bintang pusat) dan apelium (titik terjauh planet dari bintang pusat). Fenomena torbit Merkurius tersebut disebut “Peculiar Movement of Mercury”. Fenomena ini tidak mampu dijelaskan oleh Newton.

  • Gravitasi Einstein (General Relativity)

Sebelum membahas General Relativity (GR) akan sedikit dibahas mengenai Special Relativity (SR). SR telah digagaskan terlebih dahulu sebelum GR. Ketika suatu objek berada pada keadaan steady, diam, atau bergerak pada kecepatan yang masih jauh berada di bawah kecepatan cahaya, maka hukum fisika yang berlaku adalah hukum fisika klasik, yaitu fisika Newtonian. Jika objek tersebut bergerak mendekati kecepatan cahaya, maka fisika klasik tidak berlaku, SR digunakan untuk menjelaskan hukum-hukum fisikanya. Jadi, fisika klasik digunakan untuk objek yang berada pada keadaan diam atau bergerak jauh di bawah kecepatan cahaya, dan SR digunakan untuk objek yang bergerak konstan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Perbedaan SR dan GR terletak pada kondisi objek yang bergerak konstan atau dipercepat.

Seseorang yang berada di dalam medan gravitasi berlaku seperti sedang mengalami percepatan. Einstein menyebut kondisi ini dengan prinsip ekivalensi. Prinsip ekivalensi dapat dijelaskan dengan kesamaan kondisi ketika seseorang berdiri di atas permukaan bumi dengan nilai g = 9.8 m/s^2 dengan seseorang ketika sedang terperangkap di dalam lift yang terletak di luar angkasa yang mengalami percepatan ke atas dengan nilai percepatan a = 9.8 m/s^2. Sehingga, fenomena-fenomena fisika pada lift juga seharusnya terjadi di atas Bumi. Einstein berujung pada konsep bahwa gravitasi adalah efek pelengkungan dimensi ruang-waktu oleh massa. Pelengkungan ini dapat dibayangkan seperti seseorang yang berdiri di atas trampolin, manusia adalah massa sementara trampolin adalah dimensi ruang-waktu. Sehingga jika ada massa lain yang lebih kecil, massa tersebut akan jatuh ke dalam lengkungan tersebut.

Tentu saja kenyataannya lebih rumit dari pada permukaan trampolin, karena dimensi ruang yang digunakan adalah dimensi ruang 3 spasial, sementara trampolin hanya 2 spasial. Sir Arthur Eddington bertanya kepada Einstein mengenai pergerakan aneh dari Merkurius. GR mampu menjelaskan keanehan orbit Merkurius dengan tepat. Sehingga muncul teori baru gravitasi, yaitu GR.

Salah satu dampak dari GR adalah adanya gelombang gravitasi. Jika manusia di atas trampolin tersebut melompat, lompatan tersebut akan menghasilkan osilasi yang berpropagasi pada permukaan trampolin. Hal tersebut juga yang terjadi pada dimensi ruang akibat denyutan gravitasi dari dua bintang yang saling mengorbit secara tidak simetris. GR bukan berarti tidak memiliki celah. Terdapat bagian kecil di alam semesta yang tak mampu dijelaskan oleh GR, yaitu di dalam Blackhole

  • Quantum Gravity (String Theory)

Blackhole telah membuat GR gagal. Karena fenomena di dalam Blackhole, atau di balik event horizon tidak dapat dijelaskan oleh GR, melainkan butuh bantuan konsep Quantum Mechanic. Gabungan keduanya disebut, Quantum Gravity.

LISA

LISA dirancang dengan menggunakan konsep Interferometry. Terdapat tiga buah antena yang diluncurkan di luar angkasa dengan jarak masing-masing antena adalah sekitar 5 juta km (jarak Bumi-Bulan adalah 300.000 km). Antena 1 akan memancarkan sinar laser dan memecahnya dengan beamsplitter. sehingga terbagi atas sinar 1 dan sinar 2. Sinar 1 akan merambat langsung ke antenna 3, sedangkan sinar 2 akan terlebih dahulu merambat ke antenna 2 dan dipantulkan ke antena 3 (sehingga sinar 2 merambat dengan jarak lebih jauh daripada sinar 1). Kedua sinar tersebut akan digabungkan di antena 3 dan diamati pola frinjinya. Ketika ada gelombang gravitasi datang, gelombang tersebut akan mengakibatkan denyutan medan gravitasi pada setiap antena sehingga mengakibatkan setiap antena akan bergerak-gerak atau bergetar sesuai dengan besar gelombang gravitasi. Saat antena bergerak, maka jalur sinar akan berubah-ubah, sehingga akan menghasilkan pola frinji yang berubah-ubah pada antena 3.

Berikut adalah video mengenai LISA