Kamera Biasa Siap Pakai Bantu LIGO Deteksi Lebih Banyak Tabrakan Lubang Hitam

Observatorium Gelombang Gravitasi Interferometer Laser (LIGO) adalah mahir dalam mendeteksi tabrakan kosmik. Kemungkinan besar, kemampuannya bakal segera meningkat lebih jauh lagi.(ESA)

MEMPERBAIKI masalah teknis pada salah satu akomodasi observatorium paling canggih di bumi biasanya memerlukan biaya jutaan dolar alias rekayasa teknologi baru nan sangat rumit. Namun, bagi para intelektual di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), solusi dari tantangan teknik nan selama ini mengganggu rupanya cukup sederhana: memanfaatkan kamera pencitraan termal biasa nan dijual bebas di pasaran.

LIGO bekerja mendeteksi gelombang gravitasional, ialah riak pada ruang-waktu nan dihasilkan oleh peristiwa luar biasa di alam semesta, seperti tumbukan dua lubang hitam. Namun, gangguan panas skala nano pada cermin observatorium selama ini membatasi seberapa jauh akomodasi tersebut dapat mengawasi ruang angkasa.

Melalui kombinasi kamera termal komersial dan model komputer, tim peneliti nan dipimpin oleh Jonathan Richardson dari University of California, Riverside, sukses mengembangkan teknik baru. Metode ini dapat mengukur dan mengoreksi distorsi sekecil apa pun pada cermin utama LIGO secara presisi.

"Metode ini tidak memerlukan pengembangan teknologi baru, sebuah perihal nan nyaris tidak pernah terjadi dalam menyelesaikan masalah instrumentasi LIGO," kata Richardson dalam keterangannya.

LIGO bekerja memanfaatkan dua akomodasi berbentuk L di Washington dan Louisiana, Amerika Serikat. Di dalam tiap fasilitas, sinar laser ditembakkan menyusuri lorong sepanjang empat kilometer dan memantul pada cermin supermurni nan dirancang memantulkan 99,9999% cahaya. Saat gelombang gravitasional melintas, ruang-waktu mengalami penegangan dan perenggangan mikroskopis nan mengubah lintasan laser, memicu sinyal sinar mini sebagai penanda peristiwa kosmis.

Meski demikian, cermin canggih tersebut tetap menyerap sebagian mini daya laser. Energi tersebut berubah menjadi panas dan membengkokkan permukaan cermin hingga beberapa nanometer. Distorsi tipis ini sudah cukup untuk mengacak sinar laser dan menurunkan sensitivitas observatorium.

Para fisikawan sebenarnya sudah tahu bahwa distorsi dapat diatasi dengan memberikan panas jawaban pada bagian belakang cermin. Tantangan utamanya adalah mengukur tingkat distorsi tersebut secara jeli agar pemanasan korektif dapat diterapkan secara tepat.

Teknologi baru ini memanfaatkan pemetaan gambar termal inframerah nan dipadukan dengan model komputer untuk merekonstruksi peta distorsi di seluruh permukaan cermin.

"Anda bisa membayangkannya seperti mengambil foto inframerah dari mesin mobil. Seorang insinyur dapat memandang pola suhu di bagian luar dan menyimpulkan apa nan terjadi di dalam mesin. Kami melakukan perihal nan sama pada cermin LIGO," jelas Richardson.

Para peneliti memperkirakan bahwa perbaikan ini bakal memperluas daya jangkau pengamatan LIGO hingga sekitar 33 juta tahun cahaya. Karena ruang angkasa mengembang secara tiga dimensi, peningkatan jangkauan ini membuka volume ruang nan jauh lebih luas untuk mendeteksi gelombang gravitasional.

Selain untuk LIGO, teknik ini juga dirancang menjadi pedoman teknologi bagi Cosmic Explorer, observatorium gelombang gravitasional masa depan AS nan direnakan beraksi pada pertengahan 2030-an dengan panjang lengan mencapai 40 kilometer.

"Tujuan dari detektor gelombang gravitasional generasi berikutnya adalah mencapai sensitivitas sekitar 10 kali lipat dari instrumen saat ini. Salah satu halangan utama untuk mencapainya adalah mengurangi kebisingan mekanika kuantum mendasar nan membatasi presisi pengukuran," tambah Richardson.

Hasil penelitian ini telah resmi diterbitkan dalam jurnal Classical and Quantum Gravity. (Space/Z-2)