Magnetosfer Bumi Bisa Jadi Observatorium Alami Gelombang Gravitasi
 |
| Sinyal gravitasi memungkinkan para astronom untuk mengamati inflasi awal. Sumber gambar: NANOGrav/T. Klein |
Gelombang gravitasi tidak berpasangan kuat dengan sebagian besar materi, jadi dibutuhkan pengamatan sensitif dalam jumlah yang sangat besar untuk mengamatinya. Tapi kami menjadi lebih baik dalam hal itu, dan ada beberapa proposal yang berharap untuk melakukan pengamatan kami lebih jauh. Salah satu contohnya adalah penelitian terbaru yang memanfaatkan magnetosfer Bumi dan Jupiter.
Pengamatan gelombang gravitasi frekuensi tinggi adalah salah satu cawan suci astronomi gelombang gravitasi. Menurut model standar kosmologi, gelombang berfrekuensi tinggi ini seharusnya dihasilkan selama periode awal big bang, khususnya sebagai akibat dari periode inflasi.
Dengan demikian, mereka akan memberikan bukti rinci tentang inflasi awal dan evolusi kosmik. Tapi saat ini gelombang gravitasi terlalu redup dan acak untuk dibedakan dari kebisingan latar belakang.
Jadi karya baru ini melihat bagaimana mereka dapat diamati secara tidak langsung. Meskipun gelombang gravitasi frekuensi tinggi redup, mereka berinteraksi dengan materi yang mereka lewati, meremas dan melenturkannya sedikit.
Hal ini berlaku tidak hanya untuk materi, tetapi juga untuk medan magnet. Ketika gelombang gravitasi melewati medan magnet, tekanan dan pelenturan menggeser medan magnet, yang dapat menghasilkan foton. Jadi tim bertanya-tanya bagaimana ini akan terjadi saat melewati medan magnet yang cukup kuat, seperti magnetosfer Bumi dan Jupiter.
Baik Bumi dan Jupiter memiliki magnetosfer yang kuat. Magnetosfer bumi adalah bagian dari alasan mengapa kita terlindung dari hal-hal seperti jilatan api matahari. Tim menghitung spektrum dan intensitas foton yang mungkin dihasilkan oleh magnetosfer Bumi dan Jupiter, dan hasilnya menggembirakan.
Faktanya, satelit Bumi saat ini berpotensi menangkap beberapa foton ini, seperti halnya pesawat luar angkasa Juno yang mengorbit Jupiter. Tapi karena pesawat ruang angkasa ini tidak pernah dirancang untuk mengamati hal-hal seperti itu, tidak ada cara bagi mereka untuk membedakan sinyal dari kebisingan radio di latar belakang.
Tetapi studi tersebut menunjukkan kemungkinan untuk mengamati efek gelombang gravitasi frekuensi tinggi. Jika kita akan meluncurkan pesawat ruang angkasa yang dirancang khusus ke orbit di sekitar Bumi dan Jupiter, kita seharusnya dapat mendeteksi foton yang diinduksi secara gravitasi.
Terlebih lagi, dengan menggabungkan pengamatan dari Bumi dan Jupiter, para astronom juga dapat menentukan dengan tepat sumber gelombang gravitasi, karena akan ada penundaan waktu dari pendeteksian di Bumi vs Jupiter.
Ini adalah waktu yang menyenangkan bagi para astronom gelombang gravitasi. Bidang ini masih dalam masa pertumbuhan, tetapi dengan cepat menjadi dewasa. Dan penelitian seperti ini menunjukkan kita bahkan tidak mendekati batas dari apa yang mungkin kita amati suatu hari nanti.
Sumber jurnal: Liu, Tao, Jing Ren, and Chen Zhang. “Detecting High-Frequency Gravitational Waves in Planetary Magnetosphere.” arXiv preprint arXiv:2305.01832 (2023).
