Cincin Einstein

Cincin Einstein dikenal juga sebagai cincin Einstein–Chwolson atau cincin Chwolson (dinamai dari Orest Chwolson) adalah fenomena yang terjadi ketika cahaya dari galaksi atau bintang dibelokkan oleh medan gravitasi suatu objek bermassa besar dalam perjalanannya menuju Bumi. Akibat efek lensa gravitasi, cahaya tersebut tampak datang dari berbagai arah. Apabila sumber cahaya, benda bermassa besar yang berfungsi sebagai lensa gravitasi, dan pengamat berada dalam satu garis lurus (Syzygy), cahaya yang teramati membentuk pola melingkar yang disebut cincin Einstein.

Pendahuluan

Lensa gravitasi merupakan fenomena yang diprediksi oleh teori relativitas umum Albert Einstein. Dalam kondisi ini, cahaya dari suatu sumber tidak bergerak dalam garis lurus tiga dimensi, melainkan dibelokkan oleh keberadaan massa besar yang menyebabkan kelengkungan ruang-waktu. Cincin Einstein merupakan bentuk khusus dari lensa gravitasi yang terjadi ketika sumber cahaya, benda bermassa besar (sebagai lensa), dan pengamat berada dalam satu garis lurus (Syzygy). Keselarasan ini menghasilkan simetri di sekitar lensa, sehingga cahaya tampak membentuk pola melingkar menyerupai cincin.

Ukuran cincin Einstein dinyatakan melalui jari-jari Einstein (radius Einstein), yang diukur dalam satuan radian.

$\theta _{1}={\sqrt {{\frac {4GM}{c^{2}}}\;{\frac {D_{LS}}{D_{S}D_{L}}}}},$

dimana

$G$ adalah tetapan gravitasi,

$M$ adalah massa lensa,

$c$ adalah kecepatan cahaya,

$D_{L}$ adalah jarak diameter sudut ke lensa,

$D_{S}$ adalah jarak diameter sudut ke sumber cahaya, dan

$D_{LS}$ adalah jarak diameter sudut antara lensa dan sumber cahaya.

Pada skala kosmologis, secara umum berlaku bahwa $D_{LS}\neq D_{S}-D_{L}$ karena geometri ruang-waktu pada jarak yang sangat jauh tidak bersifat Euclidean akibat ekspansi alam semesta.

Sejarah

Pembelokan cahaya oleh benda bermassa besar pertama kali diprediksi oleh Albert Einstein pada tahun 1912, beberapa tahun sebelum ia mempublikasikan teori relativitas umum pada tahun 1916. Fenomena cincin Einstein pertama kali disebutkan dalam literatur akademik oleh fisikawan Rusia Orest Khvolson pada tahun 1924, yang menggambarkan adanya efek halo gravitasi ketika sumber cahaya, lensa, dan pengamat berada dalam keselarasan hampir sempurna.

Einstein menyinggung fenomena pembelokan cahaya ini dalam makalahnya tahun 1936 yang diterbitkan di jurnal Science (vol. 84, hlm. 506), setelah menerima surat dari insinyur asal Ceko, R. W. Mandl. Dalam publikasi tersebut, Einstein menyatakan bahwa pengamatan langsung terhadap fenomena tersebut hampir tidak mungkin dilakukan karena kecilnya sudut pembelokan cahaya (disebut sudut Einstein, kini dilambangkan sebagai θ1) serta akibat dari keterbatasan daya pisah instrumen pada masa itu. Einstein hanya mempertimbangkan kemungkinan pengamatan cincin Einstein yang dihasilkan oleh bintang, yang peluangnya memang sangat kecil. Untuk lensa yang lebih besar seperti galaksi atau lubang hitam, kemungkinan pengamatannya jauh lebih tinggi karena ukuran sudut cincin Einstein meningkat seiring bertambahnya massa lensa.

Cincin Einstein lengkap pertama, B1938+666, ditemukan pada tahun 1998 melalui kolaborasi antara astronom dari Universitas Manchester dan Teleskop Luar Angkasa Hubble (NASA). Sampai saat ini, belum terdapat pengamatan langsung terhadap dua bintang yang membentuk cincin Einstein. Namun, terdapat kemungkinan sekitar 45% bahwa fenomena semacam itu akan terjadi pada Mei 2028, ketika Alpha Centauri A melintas di depan sebuah bintang merah jauh di belakangnya.