2 days ago
4
Observatorium Gelombang Gravitasi Interferometer Laser (LIGO) adalah ahli dalam mendeteksi tabrakan kosmik. Kemungkinan besar, kemampuannya akan segera meningkat lebih jauh lagi.(ESA)
MEMPERBAIKI masalah teknis pada salah satu fasilitas observatorium paling canggih di dunia biasanya membutuhkan biaya jutaan dolar atau rekayasa teknologi baru yang sangat rumit. Namun, bagi para ilmuwan di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), solusi dari tantangan teknik yang selama ini mengganggu ternyata cukup sederhana: memanfaatkan kamera pencitraan termal biasa yang dijual bebas di pasaran.
LIGO bertugas mendeteksi gelombang gravitasional, yaitu riak pada ruang-waktu yang dihasilkan oleh peristiwa dahsyat di alam semesta, seperti benturan dua lubang hitam. Namun, gangguan panas skala nano pada cermin observatorium selama ini membatasi seberapa jauh fasilitas tersebut dapat mengamati ruang angkasa.
Melalui kombinasi kamera termal komersial dan model komputer, tim peneliti yang dipimpin oleh Jonathan Richardson dari University of California, Riverside, berhasil 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 hal yang hampir tidak pernah terjadi dalam menyelesaikan masalah instrumentasi LIGO," kata Richardson dalam keterangannya.
LIGO bekerja memanfaatkan dua fasilitas 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 yang dirancang memantulkan 99,9999% cahaya. Saat gelombang gravitasional melintas, ruang-waktu mengalami penegangan dan perenggangan mikroskopis yang mengubah lintasan laser, memicu sinyal cahaya kecil sebagai penanda peristiwa kosmis.
Meski demikian, cermin canggih tersebut tetap menyerap sebagian kecil energi 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 balasan pada bagian belakang cermin. Tantangan utamanya adalah mengukur tingkat distorsi tersebut secara akurat agar pemanasan korektif dapat diterapkan secara tepat.
Teknologi baru ini memanfaatkan pemetaan gambar termal inframerah yang 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 melihat pola suhu di bagian luar dan menyimpulkan apa yang terjadi di dalam mesin. Kami melakukan hal yang sama pada cermin LIGO," jelas Richardson.
Para peneliti memperkirakan bahwa perbaikan ini akan memperluas daya jangkau pengamatan LIGO hingga sekitar 33 juta tahun cahaya. Karena ruang angkasa mengembang secara tiga dimensi, peningkatan jangkauan ini membuka volume ruang yang jauh lebih luas untuk mendeteksi gelombang gravitasional.
Selain untuk LIGO, teknik ini juga dirancang menjadi basis teknologi bagi Cosmic Explorer, observatorium gelombang gravitasional masa depan AS yang direnakan beroperasi 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 hambatan utama untuk mencapainya adalah mengurangi kebisingan mekanika kuantum mendasar yang membatasi presisi pengukuran," tambah Richardson.
Hasil penelitian ini telah resmi diterbitkan dalam jurnal Classical and Quantum Gravity. (Space/Z-2)
