Jakarta, Gatra.com --- Lebih dari 100 tahun setelah Albert Einstein menerbitkan teori relativitas umum yang ikonik, teori itu mulai goyah, kata Andrea Ghez, profesor fisika dan astronomi UCLA. Sekarang, dalam tes paling komprehensif relativitas umum di dekat lubang hitam mengerikan di pusat galaksi Bima Sakti, Ghez dan tim peneliti melaporkan teori relativitas umum bertahan. Hasil penelitian itu dimuat di jurnal Science, 25 Juli lalu.

“Einstein benar, setidaknya untuk saat ini," kata Ghez, penulis utama penelitian ini. "Kami benar-benar dapat mengesampingkan hukum gravitasi Newton. Pengamatan kami konsisten dengan teori relativitas umum Einstein. Namun, teorinya jelas menunjukkan kerentanan. Ia tidak dapat sepenuhnya menjelaskan gravitasi dalam lubang hitam, dan pada titik tertentu kami perlu memindahkan melampaui teori Einstein ke teori gravitasi yang lebih komprehensif yang menjelaskan apa itu black hole,” katanya.

Teori relativitas umum Einstein 1915 menyatakan bahwa apa yang kita rasakan sebagai gaya gravitasi muncul dari lengkungan ruang dan waktu. Teori Einstein adalah deskripsi terbaik tentang bagaimana gravitasi bekerja, kata Ghez, yang tim astronomnya di UCLA telah melakukan pengukuran langsung fenomena di dekat lubang hitam supermasif - penelitian yang Ghez gambarkan sebagai "astrofisika ekstrem".

Hukum fisika, termasuk gravitasi, harus valid di mana-mana di alam semesta, kata Ghez, yang menambahkan bahwa tim risetnya adalah satu dari hanya dua kelompok di dunia yang mengamati bintang yang dikenal sebagai S0-2, membuat orbit lengkap dalam tiga dimensi di sekitar lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti. Orbit penuh memakan waktu 16 tahun, dan massa lubang hitam sekitar empat juta kali Matahari.

Para peneliti mengatakan pekerjaan mereka adalah studi paling detail yang pernah dilakukan ke dalam lubang hitam supermasif dan teori relativitas umum Einstein. Data kunci dalam penelitian ini adalah spektra yang dianalisis tim Ghez pada April, Mei dan September ini, ketika "bintang favoritnya" mendekati lubang hitam pada jarak terdekat. Spectra, yang digambarkan Ghez sebagai "pelangi cahaya" dari bintang-bintang, menunjukkan intensitas cahaya dan menawarkan informasi penting tentang bintang dari tempat cahaya itu berasal. Spectra juga menunjukkan komposisi bintang. Data-data ini digabungkan dengan pengukuran yang dilakukan Ghez dan timnya selama 24 tahun terakhir.

Spectra - dikumpulkan di W.M. Keck Observatory di Hawaii menggunakan spektograf yang dibangun di UCLA oleh tim yang dipimpin James Larkin - memberikan dimensi ketiga, mengungkapkan gerakan bintang pada tingkat presisi yang sebelumnya tidak tercapai. Instrumen Larkin memendarkan cahaya bintang mirip dengan cara tetesan hujan membiaskan cahaya dari matahari untuk menciptakan pelangi. "Apa yang istimewa dari S0-2 adalah kita memiliki orbit lengkapnya dalam tiga dimensi," kata Ghez.

“Itulah yang memberi kita tiket masuk ke dalam tes relativitas umum. Kami bertanya bagaimana gravitasi berperilaku di dekat lubang hitam supermasif dan apakah teori Einstein menceritakan kisah lengkapnya kepada kita. Melihat bintang melewati orbit lengkapnya memberikan peluang pertama untuk menguji fundamental fisika menggunakan gerakan bintang-bintang ini,” katanya.

Tim peneliti Ghez dapat melihat gabungan ruang dan waktu di dekat lubang hitam supermasif. "Dalam versi gravitasi Newton, ruang dan waktu terpisah, dan tidak saling berdampingan. Di bawah Einstein, mereka sepenuhnya berpadu di dekat lubang hitam," katanya.

"Membuat pengukuran yang sangat mendasar seperti itu membutuhkan pengamatan selama bertahun-tahun, dan hanya dimungkinkan dengan teknologi canggih," kata Richard Green, direktur divisi ilmu astronomi National Science Foundation. Selama lebih dari dua dekade, divisi ini telah mendukung Ghez, bersama dengan beberapa elemen teknis penting untuk penemuan tim peneliti. "Melalui upaya keras mereka, Ghez dan kolaboratornya telah menghasilkan validasi signifikansi tinggi dari ide Einstein tentang gravitasi yang kuat."

Direktur Observasi Keck Hilton Lewis menyebut Ghez "salah satu pengguna Keck kami yang paling bersemangat dan ulet." "Penelitian terbarunya yang inovatif," katanya, "adalah puncak dari komitmen yang tak tergoyahkan selama dua dekade terakhir untuk membuka misteri lubang hitam supermasif di pusat galaksi Bima Sakti."

Diperlukan 26.000 tahun untuk foton dari S0-2 untuk mencapai Bumi. "Kami sangat bersemangat, dan telah mempersiapkan bertahun-tahun untuk melakukan pengukuran ini," kata Ghez, yang memimpin Grup Pusat Galaksi UCLA. "Bagi kami, itu adalah visceral, sekarang - tapi itu sebenarnya terjadi 26.000 tahun yang lalu!"

Ini adalah yang pertama dari banyak tes relativitas umum yang akan dilakukan tim peneliti Ghez pada bintang di dekat lubang hitam supermasif. Di antara bintang-bintang yang paling menarik baginya adalah S0-102, yang memiliki orbit terpendek, membutuhkan 11 1/2 tahun untuk menyelesaikan orbit penuh di sekitar lubang hitam. Sebagian besar bintang yang diteliti Ghez memiliki orbit yang lebih lama dari umur manusia.

Tim Ghez melakukan pengukuran setiap empat malam selama periode penting pada 2018 menggunakan Keck Observatory - yang terletak di atas gunung berapi Mauna Kea yang tidak aktif di Hawaii dan menampung salah satu teleskop optik dan inframerah terbesar dan premier di dunia. Pengukuran juga dilakukan dengan teleskop inframerah-optik di Observatorium Gemini dan Teleskop Subaru, juga di Hawaii. Dia dan timnya telah menggunakan teleskop ini di lokasi di Hawaii dan dari ruang pengamatan di departemen fisika dan astronomi UCLA.

Lubang hitam memiliki kepadatan yang sangat tinggi sehingga tidak ada yang bisa lepas dari tarikan gravitasi mereka, bahkan cahaya. Namun, bintang S0-2 masih agak jauh dari horizon peristiwa, sehingga fotonnya tidak tertarik.