Sinar gamma

Tim peneliti mendeteksi ledakan bintang kosmik

National Science Foundation / Attribution

Para ilmuwan dari kolaborasi MAGIC berhasil mendeteksi radiasi energi tinggi dari ledakan sinar gamma dengan teleskop darat. Ini adalah bukti teori fisik. Para peneliti dari TU Dortmund juga terlibat dalam penemuan ini. Temuannya terbit dalam edisi terbaru jurnal ilmiah bergengsi Nature.

Semburan sinar gamma (GRB) adalah peristiwa pendek tapi cerah yang misterius yang tiba-tiba muncul di langit sekitar sekali sehari. Beberapa dianggap sebagai hasil dari ledakan bintang-bintang masif di akhir kehidupannya – dan dengan demikian, menjadi kelahiran lubang hitam atau bintang neutron. Mereka dicirikan oleh flash yang awalnya sangat terang, yang disebut prompt emission dengan durasi mulai dari sepersekian detik hingga ratusan detik. Lalu diikuti oleh afterglow, emisi cahaya yang lebih lemah tetapi sedikit lebih tahan lama pada berbagai panjang gelombang yang memudar seiring waktu. Teleskop MAGIC kini telah mendeteksi foton energi tertinggi yang pernah diterima dari ledakan bintang masif – yaitu, benda-benda yang membentuk radiasi elektromagnetik.

Hal tersebut memberikan wawasan baru yang penting untuk memahami proses fisik masih membingungkan yang bertanggung jawab untuk GRB. Pada 14 Januari 2019, sebuah GRB ditemukan oleh dua observatorium satelit: Neil Gehrels Swift Observatory dan NASA’s Fermi Space Telescope.

Kejadian ini bernama GRB 190114C setelah tanggal penemuan. Dalam 22 detik, koordinat semburan sinar gamma di langit didistribusikan sebagai alarm elektronik bagi para astronom di seluruh dunia, termasuk kolaborasi MAGIC, yang mengoperasikan dua teleskop sinar gamma dengan diameter 17 meter di La Palma, Spanyol. Karena GRB muncul pada titik tak terduga di langit dan kemudian memudar dengan cepat, pengamatan mereka melalui teleskop besar seperti MAGIC membutuhkan strategi tersendiri.

Teleskop dapat diputar dengan cepat meski beratnya 64 ton

“Sistem otomatis memproses peringatan GRB dari instrumen satelit secara real time dan memungkinkan teleskop MAGIC untuk dengan cepat beralih ke posisi langit GRB”, ucap Prof. Wolfgang Rhode dari TU Dortmund. Teleskop telah dirancang khusus untuk berburu GRB sehingga mereka sangat ringan dan karenanya dapat diputar dengan cepat: Meskipun beratnya 64 ton, mereka dapat berputar 180 derajat hanya dalam waktu sekitar 25 detik. Oleh karena itu, dalam kasus GRB 190114C, MAGIC dapat memulai pengamatan hanya 50 detik setelah GRB dimulai.

Analisis data selama sepuluh detik pertama menunjukkan bahwa emisi foton afterglow berkisar hingga energi triliunan kali lebih besar daripada cahaya tampak. Selama waktu tersebut, GRB 190114C merupakan objek paling terang di seluruh langit dalam rentang energi ini. Seperti yang diperkirakan dengan afterglow GRB, emisi memudar. Foton terakhir dari objek terlihat oleh MAGIC setengah jam kemudian.

Kelompok di Dortmund mengkhususkan dalam analisis cepat dan efisien untuk menciptakan simulasi yang diperlukan untuk mengevaluasi data. Ini terbayar, karena setelah pemeriksaan data yang cermat, hasil MAGIC dapat dikomunikasikan kepada komunitas penelitian di seluruh dunia hanya beberapa jam setelah kejadian, sehingga memungkinkan kampanye ekstensif pengamatan tindak lanjut GRB 190114C oleh lebih dari dua lusin observatorium atau instrumen. Memberikan gambaran lengkap GRB ini dari radiasi radio ke gamma. Pengamatan optik khususnya memungkinkan jarak ke GRB 190114C untuk diukur. Jumlahnya sekitar lima miliar tahun cahaya.

Foton dengan energi tertinggi dari proses emisi yang baru ditemukan

Meskipun emisi energi tinggi pada sisa-sisa GRB telah diprediksi dalam beberapa studi teoretis, perburuannya sangat sulit dan membutuhkan proses perbaikan strategi dan efisiensi teleskop MAGIC selama bertahun-tahun. Namun, hadiah ilmiah untuk pekerjaan sabar ini cukup besar: “Pengukuran kami menunjukkan bahwa radiasi gamma berenergi tinggi dari afterglow mungkin berasal dari proses yang berbeda dari emisi pada energi yang lebih rendah”, jelas Dr. Dominik Elsässer, yang juga terlibat dalam MAGIC di TU Dortmund. “Kami menduga bahwa elektron energik mentransfer energinya ke foton oleh inverse Compton scattering dan dengan demikian menghasilkan luminositas yang diukur oleh MAGIC. Untuk memperkuat atau menyangkal kecurigaan ini, kita perlu pengamatan yang melampaui rentang spektral elektromagnetik”.

Setelah lebih dari 50 tahun sejak penemuannya , banyak misteri GRB tetap tidak terpecahkan. Hal tersebut terutama untuk pertanyaan apakah beberapa dari mereka juga menghasilkan neutrino berenergi tinggi. Sebuah partikel elementer hantu yang dicari para ilmuwan di sekitar Wolfgang Rhode dengan detektor IceCube di kutub selatan bumi. “Hasil MAGIC mendorong kami untuk lebih menyempurnakan metode dan memperluas percobaan. Dengan melanjutkan dukungan dari negara bagian NRW dan pemerintah federal, yang sangat penting untuk proyek penelitian internasional seperti itu, kami berharap dapat membuka jalan untuk lebih dalam lagi memahami ledakan kosmik ini, “ simpul Rhode.

Tautan ke artikel asli: Forschungsteam weist Ausbruch kosmischer Sternexplosion nach / Technische Uni­ver­si­tät Dort­mund

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.