Prediksi Einstein Terbukti, Katai Putih Ditemukan Menyeret Ruang dan Waktu

Oleh Matthew Bailes dan Vivek Venkatraman Krishnan

SALAH satu prediksi teori relativitas umum Einstein adalah bahwa benda apa pun yang berputar akan menarik dan mengubah susunan atau struktur ruang-waktu di sekelilingnya. Hal ini dikenal sebagai “frame-dragging” atau “tarikan kerangka”.

Dalam kehidupan sehari-hari, tarikan kerangka tidak terdeteksi dan tidak penting karena efeknya sangat kecil.

Untuk mendeteksi tarikan kerangka yang seluruhnya disebabkan oleh putaran bumi, kita membutuhkan satelit seperti Gravity Probe B senilai US$750 juta dan pendeteksian perubahan sudut pada giroskop yang setara dengan hanya satu derajat setiap 100.000 tahun atau lebih.

Beruntungnya bagi kita, alam semesta mengandung banyak laboratorium gravitasi yang terjadi secara alami sehingga membuat para fisikawan dapat mengamati prediksi Einstein hanya dari Bumi dan dengan hasil sangat rinci.

Penelitian tim kami, yang dipublikasikan baru-baru ini di Science, mengungkapkan bukti tarikan kerangka pada skala yang jauh lebih nyata, dengan menggunakan teleskop radio dan sepasang bintang rapat dan spesifik yang bergerak saling mengitari satu sama lain pada kecepatan yang tidak tentu.

Gerakan bintang-bintang ini akan membingungkan para astronom pada era Newton, karena mereka jelas bergerak dalam ruang-waktu yang melengkung. Hal ini membutuhkan teori relativitas umum Einstein untuk menjelaskan lintasan gerakan mereka.

Relativitas umum merupakan fondasi teori gravitasi modern. Ia menjelaskan dengan sangat tepat gerakan bintang, planet, satelit, dan bahkan aliran waktu.

Salah satu prediksi yang kurang diketahui yakni benda yang berputar dapat menyeret atau menarik kerangka ruang-waktu di sekitarnya. Semakin cepat suatu objek berputar maka semakin masif dampaknya sehingga semakin kuat pula tarikan ruang-waktu.

Salah satu jenis objek yang sangat relevan dengan fenomena ini adalah white dwarf atau bintang katai putih.

Objek ini merupakan inti sisa dari bintang mati yang dulunya pernah memiliki massa beberapa kali lebih besar dari massa matahari kita, namun mereka telah kehabisan bahan bakar hidrogen. Yang tersisa darinya mirip dengan ukuran bumi tapi memiliki massa ratusan hingga ribuan kali lipat lebih besar.

Katai putih juga dapat berputar sangat cepat, berotasi setiap satu atau dua menit, tidak seperti Bumi yang berotasi tiap 24 jam.

Tarikan kerangka yang disebabkan oleh katai putih secara kasar 100 juta kali lebih kuat dari yang dihasilkan oleh Bumi.

Kita tidak bisa terbang ke katai putih dan meluncurkan satelit di sekitarnya. Namun, alam semesta sangat baik bagi para astronom dan memiliki cara tersendiri yang membuat mereka tetap dapat diamati, salah satunya dengan pengamatan bintang yang mengorbitnya yang disebut pulsar.

Dua puluh tahun lalu, teleskop radio observatorium Parkes, milik lembaga riset sains dan industri Australia atau The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), menemukan pasangan bintang ganda yang terdiri dari sebuah katai putih (berukuran seperti Bumi namun 300.000 kali lebih berat) dan sebuah radio pulsar (hanya berukuran seperti satu kota namun 400.000 kali lebih berat).