3.19 Pembelokan gravitasi vs pembiasan dalam material — Batas antara geometri latar dan respons medium

Beranda ／ Bab 3: alam semesta makroskopis

I. Gagasan utama (peta pembaca)

• Pembelokan gravitasi: Cahaya menempuh lintasan geometris lebih panjang di latar yang “lebih tegang”. Di dekat benda bermassa besar, tegangan latar lokal meningkat, batas rambat lokal juga naik, dan berkas membelok ke sisi yang “lebih tegang”. Karena geometri memanjangkan rute, waktu tempuh total sering bertambah. Efek ini akromatik dan berlaku lintas “pembawa pesan” seperti foton dan gelombang gravitasi.
• Pembiasan dalam material: Di dalam medium, cahaya berulang kali berkopel dengan muatan terikat; kecepatan efektif turun dan muncul dispersi (setiap warna membias berbeda). Muncul pula absorpsi, hamburan (scattering), dan pelebaran pulsa; perubahan lintasan terjadi di antarmuka dan di dalam material.

II. Perbedaan inti (empat kartu “garis pemisah”)

1. Apakah terjadi dispersi
   • Pembelokan gravitasi: akromatik; semua pita membelok dan tertunda bersama.
   • Pembiasan dalam material: sangat dispersif; sudut biru dan merah berbeda, urutan kedatangan pulsa melebar.
2. Asal waktu tambahan
   • Pembelokan gravitasi: ambang lokal makin tinggi, tetapi rute melengkung lebih panjang; komponen panjang lintasan mendominasi waktu total.
   • Pembiasan dalam material: propagasi efektif lebih lambat karena siklus berhenti–pemancaran ulang, sering disertai absorpsi atau hamburan berulang.
3. Energi dan koherensi
   • Pembelokan gravitasi: perubahan terutama geometris; rugi energi dapat diabaikan; koherensi umumnya terjaga.
   • Pembiasan dalam material: absorpsi, derau termal, dan dekoherensi melebarkan pulsa dan memudarkan garis interferensi.
4. Objek yang terdampak
   • Pembelokan gravitasi: aturan geometris yang sama membatasi foton, gelombang gravitasi, dan neutrino.
   • Pembiasan dalam material: terutama memengaruhi gelombang elektromagnetik yang berkopel dengan materi; gelombang gravitasi hampir “tak mengindahkan” kaca.

III. Dua potongan penjelas

1. Pembelokan gravitasi (geometri latar)
   • Adegan: sekitar galaksi, lubang hitam, dan gugus galaksi.
   • Tampilan: berkas melengkung ke sisi “tegang”; lensa kuat menghasilkan banyak citra dan busur, lensa lemah memberi geser bentuk dan konvergensi.
   • Pengaturan waktu: beberapa jalur dari satu sumber memunculkan keterlambatan akromatik; seluruh pita bergeser “lebih awal–lebih lambat” serempak.
   • Diagnosis: bandingkan keterlambatan dan sudut belok antar-pita dan antar-pembawa pesan; bila pergeseran selaras dan rasio stabil, utamakan geometri.
2. Pembiasan dalam material (respons medium)
   • Adegan: kaca, air, awan plasma, lapisan debu.
   • Tampilan: sudut bias bergantung pada panjang gelombang; refleksi, hamburan, dan absorpsi menyertai.
   • Pengaturan waktu: pelebaran pulsa mencolok; di plasma, frekuensi rendah tertunda lebih besar; kurva dispersi terlihat jelas.
   • Diagnosis: kurangi terlebih dahulu foreground material yang sudah dikenal; jika dispersi sisa masih ada, telusuri medium yang belum termodelkan. Jika dispersi hilang tetapi ada pergeseran bersama, kembali ke penjelasan geometris.

IV. Kriteria observasional dan daftar praktis

• Kodeteksi multibanda: bila optik–NIR–radio pada lintasan yang sama menunjukkan pembelokan atau keterlambatan bersama tanpa dispersi kuat, prioritaskan pembelokan gravitasi.
• Verifikasi multi-pembawa: bila foton dan gelombang gravitasi (atau neutrino) dari satu peristiwa bergeser searah dengan amplitudo sebanding, penyebabnya geometri latar, bukan dispersi material.
• Diferensiasi multi-citra (lensa kuat): kurva cahaya antarcitra dari sumber yang sama dikurangkan untuk menghapus variabilitas intrinsik; jika residu tetap akromatik dan berkorelasi, itu menandai beda lintasan geometris.
• Kurva pelebaran pulsa: bila waktu kedatangan mengembang sistematis terhadap frekuensi dan koherensi turun, atribusikan pada dispersi dan absorpsi medium.

V. Jawaban singkat untuk salah kaprah umum

1. Apakah cahaya menjadi lebih lambat dekat benda masif?
   • Secara lokal: batas rambat naik.
   • Dari jauh: rute menjadi lebih panjang dan melengkung, sehingga waktu total sering bertambah. Dua besaran berbeda; tidak saling bertentangan.
2. Mungkinkah pembiasan material menyamar sebagai lensa gravitasi?
   Sulit dipertahankan lintas pita lebar dan pembawa pesan yang berbeda: medium mendispersi dan mendorong dekoherensi, sedangkan pelensaan gravitasi akromatik dan lintas pembawa.
3. Apakah satu pita saja cukup untuk membedakan?
   Berisiko. Strategi yang tangguh adalah kombinasi multibanda + multi-pembawa + diferensiasi multi-citra.

VI. Kaitan dengan bagian lain buku ini

• Dengan §1.11 gravitasi statistik tegangan (STG): pembelokan gravitasi tampak sebagai efek “dipandu kemiringan”.
• Dengan §1.12 derau latar tegangan (TBN): sering terlihat pola “derau dulu, gaya kemudian”: latar terangkat, lalu suku geometris menguat.
• Dengan §8.4 pergeseran merah (Redshift): pergeseran frekuensi dan waktu yang akromatik dan terakumulasi sepanjang lintasan panjang merupakan “suku lintasan” dari geometri latar dan evolusinya.
• Dengan §8.6 radiasi latar gelombang mikro kosmik (CMB): sketsa awal “pelat + pengembangan” bergantung pada efek latar akromatik; foreground material perlu dikupas secara sistematis.

VII. Sebagai ringkasan

• Satu kalimat: pembelokan gravitasi membentuk ulang rute; pembiasan dalam material mengubah “rasa pijakan” di dalam medium.
• Yang perlu dicek: dispersi, koherensi, diferensiasi multi-citra, dan konsistensi multi-pembawa.
• Metode: kelompokkan “pergeseran bersama” sebagai geometri latar dan “pelebaran dispersif” sebagai respons medium, kemudian petakan keduanya pada peta tegangan latar yang sama.