Sejarah telah terukir! Buat pertama kalinya, kita telah berjaya melihat suatu pancaran gamma yang terang bersama-sama dengan isyarat gelombang kegravatian (gravitional waves) yang muncul dari satu sumber yang sama, iaitu cantuman 2 buah bintang neutron yang membentuk sebuah lohong hitam (black hole) di dalam sebuah galaksi yang terletak sejauh 130 juta tahun cahaya daripada Bumi!
Ok, ok.. ambik nafas dulu. Cerita ini bukan mudah nak difaham bagi orang kebanyakan (termasuk saya), tetapi ia sungguh penting dan harus kita ambil tahu apa yang berlaku di sini.
Slow slow baca…
2 tahun yang lepas, kita sudah dengar bagaimana sebuah instumen sains yang amat sensitif, bernama Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) telah membuat penemuan bersejarah mengenai teori Gelombang Kegravitian (Gravitational Waves) sehingga berjaya mendapat angerah Nobel baru-baru ini.
Sejak itu, 4 buah isyarat Gelombang Kegravitian telah ditemui. Kesemuanya datang daripada kejadian besar di mana 2 buah lohong hitam berpusing-pusing di antara satu sama lain lalu bergabung menjadi sebuah lohong hitam yang besar. Kesan penggabungan ini menyebabkan ‘ombak’ di dalam daya graviti disekelilingnya, yang dikenali sebagai Gelombang Kegravitian.
Namun, untuk kejadian di atas, sumbernya adalah daripada lohong hitam, iaitu sebuah objek yang tidak menghasilkan sebarang cahaya. Kita hanya mampu mengesan ‘saki-baki’ gabungannya sahaja menerusi gelombang tadi.
Jadi, apa bezanya penemuan kali ini?
Kali ini, Gelombang Kegravitian yang dikesan, datang daripada proses gabungan 2 buah bintang neutron, suatu kejadian yang dipanggil sebagai KILONOVA !
Bintang neutron ini merupakan sebuah objek yang amat padat (dense) dengan jisim yang terlampau tinggi. Ia asalnya sebuah bintang yang berada di hujung hayatnya, tetapi telah dipadatkan menjadi begitu kecil.
Sebagai perbandingan, ia umpama sebuah bintang sebesar matahari (tetapi mempunyai jisim 3 kali ganda lebih besar), kemudian bintang itu dikecilkan menjadi saiz sebesar 4 kali ganda saiz Taman Tasik Titiwangsa di KL!!
Atau
umpama Gunung Everest yang dikecilkan menjadi sebuah kiub Rubik!
Begitulah amat padatnya sebuah bintang neutron.
Baiklah, jadi apakah sebenarnya yang berlaku?
Kronologinya adalah seperti berikut:
Pada 17 Ogos 2017, jam 12:41 UTC (bersamaan 8:41 pm waktu Malaysia), sebuah isyarat gelombang kegravitian telah dikesan oleh instrumen LIGO dan Virgo, Isyarat ini mempunyai ciri-ciri dayang daripada dua buah bintang neutron yang bergabung. Ia diberi nama GW170817. Ini merupakan kali pertama dalam sejarah, kesan gelombang dari bintang neutron ditemui.
Namun, yang menjadikan kegemparan mengenai penemuan ini ialah, nun jauh di dalam orbit Bumi, 2 buah teleskop angkasa bernama Fermi dan ESA Integral, yang bertugas untuk mengesan pancaran yang dikenali sebagai gamma-ray burst atau GRB, telah mengesan pancaran ini DUA SAAT selepas LIGO dan Virgo mengesannya.
GRB merupakan satu pancaran yang amat kuat tetapi muncul satu dua saat sahaja di langit, kesan letupan yang dahsyat ketika terbentuknya sebuah lohong hitam. Pancaran Gamma merupakan pancaran tenaga cahaya yang paling kuat dan kita memang sudah pun menemuinya daripada letupan supernova atau gabungan bintang neutron sejak berdekad-dekad lamanya.
Cuma kali ini lain sikit… sebabnya inilah KALI PERTAMA kita mengesan GRB dan Gelombang Kegravitian dari sumber yang SAMA, iaitu ketika sebuah lohong hitam sedang terbentuk, dan pada waktu yang hampir serentak (beza 2 saat sahaja di antara Fermi dan LIGO/Virgo)!
Ini merupakan bukti terkuat yang menunjukkan cahaya dan gelombang kegravitian, kedua-duanya bergerak pada kelajuan cahaya iaitu 299792 km/sesaat. Sesuatu yang telah disebut oleh Einstein sebegitu lama!
Penemuan serentak ini amat penting, sebab sebelum ini posisi tepat sumber gelombang kegravitian amat susah untuk dikenalpasti secara tepat oleh LIGO. Tetapi dengan bantuan daripada data cerapan Fermi dan ESA Integral, ia dapat diketahui dengan tepat.
Apa yang berlaku selepas itu merupakan satu usaha kolaborasi ahli astronomi dari seluruh dunia yang sungguh mengujakan!
This extraordinary finding opens up new scenarios for astronomy research. It was made possible by collaboration of thousands of scientists!
— ESA Science (@esascience) October 16, 2017
Dalam masa beberapa jam selepas penemuan ini diberitahu kepada ahli astronomi seluruh dunia menerusio Astronomy Telegram, satu usaha ‘gotong-royong’ telah dibuat dalam cubaan mencari lokasi sebenar pembentukan lohong hitam itu. Akhirnya, Balaicerap Las Campanas di Chile, yang menempat sebuah teleskop Henrietta Swopes bersaiz 1 meter telah mengesan sebuah ‘titik baru’ yang kelihatan di dalam sebuah galaksi bernama NGC 4993, yang terletak 130 juta tahun cahaya daripada Bumi!
‘Titik baru’ ini amat penting, kerana ia merupakan kesan cahaya afterglow yang boleh dilihat selepas bintang neutron itu bergabung.
Penemuan ini juga telah membantu menjawab beberapa persoalan bidang kimia iaitu dari mana datangnya elemen-elemen berat seperti emas dan platinum? Saintis sebelum ini percaya emas dan platinum wujud hasil letupan sebuah bintang atau supernova, tetapi kajian fizik menunjukkan sebaliknya iaitu ia mungkin wujud dari proses yang lain.
Apabila ahli astronomi mengasingkan cahaya ‘titik baru’ dari galaksi tadi, menerusi proses yang dikenali sebagai spektroskopi. didapati proses letupan/gabungan itu tadi telah menghasilkan elemen-elemen berat seperti emas dan platinum tadi!
Teori telah dibuktikan menerusi bukti cerapan secara direct!
Selain daripada teleskop Fermi dan ESA Integral, Teleskop Angkasa Hubble juga telah dihalakan ke kawasan letupan ini dan berjaya merakam afterglow tadi.
After @LIGO detected #GravitationalWaves, Hubble turned its gaze onto the new beacon, obtaining images & spectra: https://t.co/dTRtJIsIdR pic.twitter.com/C6NgO4LHUe
— Hubble (@NASAHubble) October 16, 2017
Berita penemuan bersejarah ini melimpah-limpah masuk sejak jam 10 malam tadi (16 Okt 2017). Saya pun tercungap-cungap dibuatnya untuk cuba menyusun berita yang mudah difaham.
*Sedikit tambahan selepas bangun tidur pagi ini (17 Okt 2017) 👇
Kisah ini juga bersejarah kerana buat pertama kalinya, sebuah fenomena astronomi dicerap hasil usaha kerjasama lebih 3500 ahli astronomi menggunakan 100 buah instrumen cerapan yang berada pada 70 buah teleskop di seluruh dunia, bersama-sama dengan ahli fizik yang mengendalikan LIGO dan Virgo!
Para saintis memanggilnya sebagai “multimessenger astronomy”, iaitu gabungan cerapan cara lama dan baru. Ia telah menukar bagaimana kajian dilakukan dalam bidang astronomi!
Animasi di bawah menunjukkan bagaimana gabungan teleskop di bumi dan angkasa, bekerjasama untuk memastikan kedudukan tepat gelombang kegravitian yang dikesan pada 17 Ogos, 2017. Teleskop Fermi dan ESA Integral dengan menggunakan data dari LIGO dan Virgo, telah mengecil kawasan pencarian kepada 30 darjah. Teleskop-teleskop dunia lain secara gotong-royong mencari di kawasan tersebut dan akhirnya mengesahkan sumber gelombang itu tadi muncul daripada galaksi NGC 4993.
Selain daripada teleskop yang besar-besar, sebuah teleskop robotik kecil, bersaiz 16 inci, PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) , juga berperanan di dalam usaha mencari titik sumber kejadian itu tadi. Menurut ahli astronomi yang mengendalinya, David Sand dari University of Arizona, ini membuktikan teleskop kecil pun boleh memberi sumbangan dalam multimessenger astronomy.
Shane L. Larson menunjukkan lokasi balai-balai cerapan seluruh dunia (dan di angkasa) yang terlibat dalam pencarian ini (bawah).
Astronomy is a worldwide effort — look at all those observatories! It takes all of us, including @LIGO & @ego_virgo #gravityandlight pic.twitter.com/3EPbPKMXZn
— Shane L. Larson (@sciencejedi) October 16, 2017
Walaupun penemuan ini telah membantu mengungkai banyak persoalan mengenai kejadian alam semesta ini, masih ada lagi perkara yang masih tidak pasti jawapannya. Di antaranya ialah, apakah sebenarnya yang berlaku selepas percantuman dua bintang neutron tadi? Ada saintis mengatakan ia mungkin membentuk sebuah bintang super neutron yang lebih besar dan lebih padat, ada yang mengatakan mungkin sebuah mini lohong hitam terbentuk.
Apa pun masih lagi banyak perkara perlu dipelajari. Saya jangkakan akan ada beribu-ribu tesis kajian diterbitkan nanti hasil data-data yang dikumpulkan ini.
Untuk lebih lanjut lagi boleh rujuk pautan-pautan di bawah.
Wallahua’lam.
Rujukan:
- Integral sees blast travelling with gravitational waves
- BIG NEWS: For the first time, astronomers detect gravitational waves from two neutron stars crashing together!
- First observations of merging neutron stars mark a new era in astronomy
- Songs from the Stellar Graveyard (GW170817)
- First Cosmic Event Observed in Both Gravitational Waves and Light
