Bagaimana Bulan membantu kita memastikan relativitas Einstein

Seringkali data yang dikumpulkan dapat digunakan untuk satu tujuan untuk mempelajari hal lain. Misalnya, A Makalah terbaru Penelitian ini menggunakan pengamatan orbit Bulan selama setengah abad untuk melakukan pengujian yang cermat dan tepat terhadap sifat gravitasi, serta beberapa asumsi mendasar yang berkontribusi pada teori relativitas umum Einstein.

Satu blok, tiga pos

Massa dapat dianggap sebagai jumlah “materi” yang menyusun suatu benda. Hal ini menyebabkan adanya gaya gravitasi antara dua benda sehingga benda tersebut sulit bergerak. Pada dasarnya, ini memiliki tiga fungsi berbeda. Pertama, massa menghasilkan medan gravitasi yang akan mempengaruhi benda lain secara paksa, sehingga kita dapat menyebutnya “massa gravitasi aktif”. Kedua, massa dapat merasakan efek gravitasi benda di sekitarnya, dan kita menyebutnya “massa gravitasi negatif”. Ketiga, massa menolak perubahan gerakan – itulah sebabnya sulit untuk mendorong batu besar – sehingga kita dapat menyebutnya “massa inersia.”

Di kelas pengantar fisika, dan bahkan dalam teori Einstein yang lebih maju, ketiga “jenis” massa dianggap sebagai hal yang sama. Namun tidak ada alasan mendasar mengapa hal ini harus terjadi. Masing-masing bisa berbeda. Karena gagasan kesamaan mereka merupakan asumsi mendasar teori gravitasi Einstein, maka dugaan ini perlu diuji.

Hal inilah yang dilakukan para peneliti. Pada tanggal 21 Juli 1969, astronot Apollo 11 menempatkan reflektor laser di permukaan bulan, diikuti dengan reflektor tambahan pada misi bulan berikutnya. Sejak saat itu, para peneliti dapat memantau jarak antara Bumi dan Bulan. Ini adalah pengukuran yang luar biasa presisi, akurat hingga satu milimeter, serupa dengan mengukur jarak antara New York dan Los Angeles dengan akurasi setara dengan lebar rambut manusia. Salah satu hasilnya adalah para ilmuwan menentukan bahwa Bulan bergerak menjauhi Bumi dengan kecepatan 1,5 inci (3,8 cm) per tahun.

Massa gravitasi aktif versus massa gravitasi pasif

Makalah terbaru menyelidiki apakah massa aktif dan massa pasif itu sama. Untuk melakukan hal ini, para peneliti memanfaatkan keunggulan geologis bulan. Misi Apollo menetapkan bahwa maria (bintik hitam besar di permukaan Bulan) kaya akan zat besi, sedangkan dataran tinggi di bulan kaya akan aluminium. Karena Maria terbentuk dari lava yang berasal dari bagian dalam Bulan, para peneliti berasumsi bahwa mantel Bulan kaya akan zat besi. Dataran tinggi, yang merupakan bagian terluar Bulan, seharusnya mencerminkan komposisi kimia kerak bulan yang kaya aluminium.

Dalam hal massa gravitasi aktif dan pasif sama, maka gaya gravitasi besi pada aluminium harus sama dengan gaya gravitasi aluminium pada besi. Namun, jika massa gravitasi aktif dan pasif berbeda, maka pasti ada gaya total. Gaya total ini akan serupa dengan pergerakan pasang surut di Bumi dan akan mempercepat atau memperlambat orbit Bulan.

Dengan menggunakan pengukuran posisi Bulan selama lebih dari setengah abad (dari April 1970 hingga April 2022), para astronom dapat menentukan bahwa orbit Bulan melambat sedikitnya 25,8 detik busur per abad. Dengan kecepatan ini, diperlukan waktu lebih dari 14.000 tahun bagi Bulan untuk mundur satu derajat dari posisi semula jika Bulan terus bergerak dengan kecepatan seperti saat ini.

Dari pengukuran cermat ini, para peneliti menyimpulkan bahwa bentuk massa aktif dan pasif pada dasarnya identik. Jika berbeda, selisihnya kurang dari satu bagian dalam 26 triliun.

Konfirmasi Einstein

Pengukuran ini sangat penting untuk memastikan validitas salah satu asumsi teori gravitasi Einstein. Jika tidak, hal ini akan mempertanyakan banyak aspek astronomi modern, termasuk materi gelap dan energi gelap. Namun, pengukuran terakhir menegaskan validitas kerangka teoritis kami saat ini. Sekali lagi, nampaknya Einstein benar.