Deteksi Gelombang Gravitasi, Menggunakan Pemodelan CNN : Menyingkap Rahasia Alam Semesta

Tahukah Kamu Apa Itu Gelombang Gravitasi?

Gelombang gravitasi itu adalah riak-riak di ruang-waktu yang muncul karena pergerakan atau percepatan benda-benda super masif, misalnya lubang hitam atau bintang neutron. Fenomena ini pertama kali dijelaskan sama Albert Einstein lewat Teori Relativitas Umum tahun 1915. Tapi baru bisa dideteksi langsung tahun 2015 sama observatorium LIGO. Penemuan ini jadi momen bersejarah di dunia fisika karena bikin kita bisa "melihat" fenomena luar angkasa yang nggak bisa dideteksi lewat cahaya atau gelombang elektromagnetik lainnya.

                                                                                                                  

Gelombang gravitasi bawa informasi langsung dari sumbernya tanpa distorsi, beda sama cahaya yang sering terganggu sama materi di antaranya. Jadi, ini penting banget buat ngulik lebih dalam tentang kejadian ekstrem di alam semesta, kayak tabrakan lubang hitam atau bintang neutron.

Apa Hubungannya dengan Teori Relativitas?

Relativitas Umum itu teori yang ngeganti konsep gravitasi Newton. Kalau Newton bilang gravitasi itu gaya tarik-menarik antar dua benda, Einstein bilang gravitasi itu efek dari ruang-waktu yang melengkung gara-gara ada massa atau energi.

Persamaan medan Einstein ngegambarin hubungan antara massa-energi dan kelengkungan ruang-waktu. Nah, kalau ada massa yang bergerak atau dipercepat ekstrem, itu bakal ngirim "riak" ke ruang-waktu, yang kita sebut gelombang gravitasi. Contoh paling jelasnya itu pas dua lubang hitam atau bintang neutron saling mengorbit dan akhirnya bertabrakan. Riak-riak ini jalan dengan kecepatan cahaya dan bisa kita deteksi.

Sumber Gelombang Gravitasi

Beberapa peristiwa yang bisa menghasilkan gelombang gravitasi:

1. Penggabungan Lubang Hitam Dua lubang hitam yang saling mendekat dan akhirnya gabung menghasilkan gelombang gravitasi yang sangat kuat. Contohnya, deteksi GW150914 oleh LIGO adalah hasil dari kejadian ini. Dari sinyal itu, kita bisa tahu massa, spin, dan jarak lubang hitam tersebut.
2. Penggabungan Bintang Neutron Kalau dua bintang neutron tabrakan, nggak cuma gelombang gravitasi yang muncul, tapi juga ledakan cahaya yang disebut kilonova. Contoh paling terkenal itu GW170817, yang selain dideteksi lewat gelombang gravitasi juga terlihat lewat teleskop elektromagnetik.
3. Supernova Ledakan bintang masif ini juga bisa menghasilkan gelombang gravitasi, walaupun amplitudonya biasanya lebih kecil dibanding penggabungan lubang hitam atau bintang neutron.
4. Gelombang Gravitasi Primordial Gelombang ini muncul dari periode inflasi kosmik di awal alam semesta. Kalau kita bisa mendeteksi ini, kita bisa dapat wawasan penting soal asal-usul alam semesta.

 

Cara Deteksi Gelombang Gravitasi

Deteksi gelombang gravitasi bukan hal mudah karena amplitudonya kecil banget pas sampai di Bumi. Alat utamanya adalah interferometer laser, kayak yang ada di LIGO, Virgo, atau KAGRA. Alat ini punya dua lengan panjang yang saling tegak lurus. Laser ditembakkan ke ujung-ujung lengan ini, dipantulkan balik, dan hasilnya digabungin. Kalau ada gelombang gravitasi lewat, panjang lengan ini berubah sedikit banget, yang akhirnya kelihatan dari pola interferensi lasernya.

Tapi, detektor ini harus menghadapi banyak tantangan, kayak getaran seismik atau kebisingan alat. Makanya, teknologi isolasi dan pemrosesan sinyal canggih dipakai supaya sinyal yang kecil banget itu nggak ketutupan noise.

Ke depan, ada rencana buat bikin detektor ruang angkasa kayak LISA (Laser Interferometer Space Antenna), yang bakal lebih sensitif dan bisa mendeteksi gelombang gravitasi dengan frekuensi lebih rendah.

Apa Itu Pemodelan CNN?

Convolutional Neural Network (CNN) adalah salah satu metode deep learning yang digunakan buat menganalisis data yang kompleks, kayak sinyal gelombang gravitasi. Dengan CNN, kita bisa:

1. Mendeteksi Pola Sinyal CNN jago banget nemuin pola di data, termasuk sinyal gelombang gravitasi yang sering kali tertutup noise. Ini bikin proses deteksi jadi lebih cepat dan akurat.
2. Mengklasifikasikan Sumber CNN bisa dipakai buat bedain sumber sinyal gelombang gravitasi, misalnya, apakah itu dari lubang hitam atau bintang neutron.
3. Mempercepat Analisis Dengan otomatisasi, waktu yang dibutuhin buat analisis jadi jauh lebih singkat, sehingga peneliti bisa fokus ke interpretasi hasilnya.

Riset terbaru nunjukin kalau CNN yang diterapkan di data LIGO bisa ningkatin sensitivitas deteksi. Jadi, teknologi ini bikin kita lebih siap buat menangkap fenomena luar angkasa yang sebelumnya nggak kelihatan, nah teknologi inilah yang lagi kita kembangkan sebagai langkah awal untuk memahami gelombang gravitasi lebih dalam melalui kemajuan teknologi

Penutup

Maka dari itu, kami mahasiswa S1 Fisika FPMIPAUPI yang beranggotakan 3 mahasiswa yakni Nisa Setiawati, Rufaidah Kamilia Ahsani, dan Yusuf Maulana F, yang mencoba berinovasi untuk mengintegrasikan antara ilmu pengetahuan dan kemajuan teknologi dan mengembangkan sebuah metode pembelajaran yang lebih modern dan efektif. Project pengembangan ini, dibuat untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Fisika Modern, yang diampu oleh Dr. Selly Feranie, M.Si. dan dibimbing langsung oleh Suci Ramayanti, S.Pd., M.Si., Ph.D.