Misi LISA (Laser Interferometer Space Antenna), yang dipimpin oleh ESA (Badan Antariksa Eropa) dengan kontribusi NASA, akan mendeteksi gelombang gravitasi di luar angkasa menggunakan tiga pesawat ruang angkasa, yang terpisah sejauh lebih dari satu juta mil, dan terbang dalam formasi segitiga. Laser yang ditembakkan antar satelit, yang ditunjukkan dalam konsep seniman ini, akan mengukur bagaimana gelombang gravitasi mengubah jarak relatifnya. Kredit: AEI/MM/Exozet
LISA, misi kolaboratif antara ESA dan NASAbertujuan untuk mendeteksi gelombang gravitasi dari luar angkasa, menawarkan wawasan baru tentang kosmos melalui teknologi canggih dan kerja sama internasional.
Observatorium berbasis ruang angkasa pertama yang dirancang untuk mendeteksi gelombang gravitasi telah melewati tinjauan besar dan akan melanjutkan ke pembangunan perangkat keras penerbangan. Pada tanggal 25 Januari, ESA (Badan Antariksa Eropa), mengumumkan adopsi resmi LISA, Laser Interferometer Space Antenna, ke dalam jajaran misinya, dan peluncurannya dijadwalkan pada pertengahan tahun 2030-an. ESA memimpin misi tersebut, dengan NASA sebagai mitra kolaboratif.
Kolaborasi Peran dan Misi NASA
“Tahun 2015 berbasis darat LIGO observatorium membuka jendela menjadi gelombang gravitasi, gangguan yang menyapu ruang-waktu, struktur alam semesta kita,” kata Mark Clampin, direktur Divisi Astrofisika di Markas Besar NASA di Washington. “LISA akan memberi kita pemandangan panorama, memungkinkan kita mengamati berbagai sumber baik di dalam galaksi kita maupun jauh di luar galaksi kita. Kami bangga menjadi bagian dari upaya internasional untuk membuka jalan baru dalam mengeksplorasi rahasia alam semesta.”
Misi LISA akan memungkinkan pengamatan gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh penggabungan lubang hitam supermasif, yang terlihat di sini dalam simulasi komputer. Sebagian besar galaksi besar memiliki pusat lubang hitam yang beratnya jutaan kali massa Matahari kita. Ketika galaksi-galaksi ini bertabrakan, akhirnya lubang hitam mereka pun ikut bertabrakan. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA/Scott Noble; data simulasi, d’Ascoli dkk. 2018
NASA akan menyediakan beberapa komponen utama rangkaian instrumen LISA bersama dengan dukungan sains dan teknik. Kontribusi NASA meliputi laser, teleskop, dan perangkat untuk mengurangi gangguan dari muatan elektromagnetik. LISA akan menggunakan peralatan ini untuk mengukur perubahan jarak secara tepat, yang disebabkan oleh gelombang gravitasi, pada jarak jutaan mil di luar angkasa. ESA akan menyediakan pesawat ruang angkasa dan mengawasi tim internasional selama pengembangan dan pengoperasian misi.
Gelombang Gravitasi: Mengungkap Rahasia Kosmik
Gelombang gravitasi telah diprediksi oleh teori relativitas umum Albert Einstein lebih dari satu abad yang lalu. Mereka dihasilkan oleh percepatan massa, seperti sepasang lubang hitam yang mengorbit. Karena gelombang-gelombang ini menghilangkan energi orbital, jarak antara objek-objek tersebut secara bertahap menyusut selama jutaan tahun, dan akhirnya mereka bergabung.
Riak-riak di ruang angkasa ini tidak terdeteksi hingga tahun 2015, ketika LIGO, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, yang didanai oleh US National Science Foundation, mengukur gelombang gravitasi dari penggabungan dua lubang hitam. Penemuan ini memperluas bidang ilmu baru yang disebut “astronomi multimessenger” di mana gelombang gravitasi dapat digunakan bersama dengan “pembawa pesan” kosmik lainnya – cahaya dan partikel – untuk mengamati alam semesta dengan cara baru.
Bersama dengan fasilitas berbasis darat lainnya, LIGO telah mengamati lusinan fasilitas lainnya lubang hitam penggabungan, serta penggabungan bintang neutron dan bintang neutron-sistem lubang hitam. Sejauh ini, lubang hitam yang terdeteksi melalui gelombang gravitasi berukuran relatif kecil, dengan massa puluhan hingga mungkin seratus kali massa Matahari kita. Namun para ilmuwan berpendapat bahwa penggabungan lubang hitam yang jauh lebih masif adalah hal biasa ketika alam semesta masih muda, dan hanya observatorium berbasis ruang angkasa yang peka terhadap gelombang gravitasi dari lubang hitam tersebut.
Kontribusi Unik LISA pada Astronomi
“LISA dirancang untuk mendeteksi gelombang gravitasi frekuensi rendah yang tidak dapat dideteksi oleh instrumen di Bumi,” kata Ira Thorpe, ilmuwan studi NASA untuk misi di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard di Greenbelt, Maryland. “Sumber-sumber ini mencakup puluhan ribu sistem biner kecil di galaksi kita, serta lubang hitam besar yang bergabung saat galaksi bertabrakan di awal alam semesta.”
Gelombang gravitasi dari simulasi populasi sistem biner kompak di galaksi kita digunakan untuk membuat peta sintetis seluruh langit. Sistem seperti itu mengandung katai putih, bintang neutron, atau lubang hitam dalam orbit yang sempit. Peta seperti ini menggunakan data nyata akan dimungkinkan setelah misi LISA aktif pada dekade berikutnya. Pusat galaksi Bima Sakti kita terletak di tengah-tengah pemandangan seluruh langit ini, dengan bidang galaksi memanjang di tengahnya. Titik yang lebih terang menunjukkan sumber dengan sinyal gravitasi yang lebih kuat, dan warna yang lebih terang menunjukkan sumber dengan frekuensi yang lebih tinggi. Bercak berwarna yang lebih besar menunjukkan sumber yang posisinya kurang diketahui. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA
LISA akan terdiri dari tiga pesawat ruang angkasa yang terbang dalam formasi segitiga luas yang mengikuti Bumi dalam orbitnya mengelilingi Matahari. Setiap lengan segitiga ini membentang sejauh 1,6 juta mil (2,5 juta kilometer). Pesawat ruang angkasa akan melacak massa uji internal yang hanya dipengaruhi oleh gravitasi. Pada saat yang sama, mereka akan terus menembakkan laser untuk mengukur pemisahannya dalam rentang yang lebih kecil dari ukuran helium. atom. Gelombang gravitasi dari sumber di seluruh alam semesta akan menghasilkan osilasi sepanjang lengan segitiga, dan LISA akan menangkap perubahan tersebut.
Inovasi Teknologi dan Prospek Masa Depan
Teknologi yang menjadi inti misi LISA telah divalidasi oleh misi LISA Pathfinder ESA, yang menunjukkan kontrol presisi dan pengukuran laser yang diperlukan untuk mendeteksi gelombang gravitasi. Tonggak sejarah teknologi ini membuka jalan bagi LISA untuk mengeksplorasi aspek-aspek alam semesta yang sebelumnya tidak dapat diakses, menawarkan wawasan tentang dinamika benda-benda langit raksasa dan struktur ruang-waktu itu sendiri.
