Fisikawan mengamati persaingan antara orde magnet - ScienceDaily
Popular

Semburan cahaya 15 April 2020 kemungkinan letusan magnetar di galaksi terdekat – ScienceDaily


Pada 15 April 2020, ledakan singkat cahaya berenergi tinggi menyapu tata surya, memicu instrumen di beberapa pesawat ruang angkasa NASA dan Eropa. Sekarang, beberapa tim sains internasional menyimpulkan bahwa ledakan itu berasal dari sisa-sisa bintang supermagnet yang dikenal sebagai magnetar yang terletak di galaksi tetangga.

Temuan ini menegaskan kecurigaan lama bahwa beberapa semburan sinar gamma (GRB) – letusan kosmik yang terdeteksi di langit hampir setiap hari – sebenarnya adalah suar kuat dari magnetar yang relatif dekat dengan rumah.

“Ini selalu dianggap sebagai kemungkinan, dan beberapa GRB yang diamati sejak 2005 telah memberikan bukti yang menggiurkan,” kata Kevin Hurley, Senior Space Fellow di Laboratorium Ilmu Antariksa di University of California, Berkeley, yang bergabung dengan beberapa ilmuwan untuk membahas meledak pada pertemuan virtual 237 American Astronomical Society. “Peristiwa 15 April adalah pengubah permainan karena kami menemukan bahwa ledakan hampir pasti terletak di dalam cakram galaksi NGC 253 yang berdekatan.”

Makalah yang menganalisis berbagai aspek acara dan implikasinya diterbitkan pada 13 Januari di jurnal Alam dan Astronomi Alam.

GRB, ledakan paling kuat di kosmos, dapat dideteksi dalam miliaran tahun cahaya. Yang berlangsung kurang dari sekitar dua detik, yang disebut GRB pendek, terjadi ketika sepasang bintang neutron yang mengorbit – keduanya adalah sisa-sisa bintang yang meledak – berputar satu sama lain dan bergabung. Para astronom mengkonfirmasi skenario ini untuk setidaknya beberapa GRB pendek pada tahun 2017, ketika ledakan mengikuti kedatangan gelombang gravitasi – riak dalam ruang-waktu – yang dihasilkan ketika bintang-bintang neutron bergabung dengan jarak 130 juta tahun cahaya.

Magnetar adalah bintang neutron dengan medan magnet terkuat yang diketahui, dengan intensitas seribu kali lebih besar dari bintang neutron biasa dan hingga 10 triliun kali kekuatan magnet kulkas. Gangguan ringan pada medan magnet dapat menyebabkan magnetar meletus dengan semburan sinar-X sporadis selama berminggu-minggu atau lebih.

Jarang, magnetar menghasilkan letusan besar yang disebut suar raksasa yang menghasilkan sinar gamma, bentuk cahaya berenergi tertinggi.

Sebagian besar dari 29 magnetar yang sekarang dikatalogkan di galaksi Bima Sakti kita sesekali menunjukkan aktivitas sinar-X, tetapi hanya dua yang menghasilkan suar raksasa. Peristiwa terbaru, terdeteksi pada 27 Desember 2004, menghasilkan perubahan terukur di atmosfer atas Bumi meskipun meletus dari magnetar yang terletak sekitar 28.000 tahun cahaya.

Sesaat sebelum pukul 4:42 pagi EDT pada 15 April 2020, semburan singkat sinar-X dan sinar gamma yang kuat menyapu Mars, memicu Detektor Neutron Energi Tinggi Rusia di atas pesawat luar angkasa Mars Odyssey milik NASA, yang telah mengorbit Planet Merah sejak itu. 2001. Sekitar 6,6 menit kemudian, ledakan tersebut memicu instrumen Konus Rusia di atas satelit Wind NASA, yang mengorbit titik antara Bumi dan Matahari yang terletak sekitar 930.000 mil (1,5 juta kilometer) jauhnya. Setelah 4,5 detik berikutnya, radiasi melewati Bumi, memicu instrumen di Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi NASA, serta pada satelit INTEGRAL Badan Antariksa Eropa dan Monitor Interaksi Antariksa Atmosfer (ASIM) di Stasiun Luar Angkasa Internasional.

Letusan itu terjadi di luar bidang pandang Burst Alert Telescope (BAT) di Neil Gehrels Swift Observatory NASA, sehingga komputer onboardnya tidak memberi tahu astronom di darat. Namun, berkat kemampuan baru yang disebut Gamma-ray Urgent Archiver for Novel Opportunities (GUANO), tim Swift dapat memancarkan kembali data BAT ketika satelit lain memicu ledakan. Analisis data ini memberikan wawasan tambahan tentang acara tersebut.

Denyut radiasi berlangsung hanya 140 milidetik – secepat sekejap mata atau jentikan jari.

Misi Fermi, Swift, Wind, Mars Odyssey, dan INTEGRAL semuanya berpartisipasi dalam sistem pencari lokasi GRB yang disebut Jaringan InterPlanet (IPN). Sekarang didanai oleh proyek Fermi, IPN telah beroperasi sejak akhir 1970-an menggunakan pesawat ruang angkasa berbeda yang terletak di seluruh tata surya. Karena sinyal mencapai setiap detektor pada waktu yang berbeda, pasangan mana pun dari mereka dapat membantu mempersempit lokasi ledakan di langit. Semakin besar jarak antara pesawat ruang angkasa, semakin baik ketepatan tekniknya.

IPN menempatkan ledakan 15 April, yang disebut GRB 200415A, tepat di wilayah tengah NGC 253, galaksi spiral terang yang terletak sekitar 11,4 juta tahun cahaya di konstelasi Sculptor. Ini adalah posisi langit paling tepat yang belum ditentukan untuk magnetar yang terletak di luar Awan Magellan Besar, satelit galaksi kita dan tempat terjadinya suar raksasa pada tahun 1979, yang pertama kali terdeteksi.

Suar raksasa dari magnetar di Bima Sakti dan satelitnya berevolusi dengan cara yang berbeda, dengan kenaikan cepat ke kecerahan puncak diikuti dengan emisi berfluktuasi yang lebih bertahap. Variasi ini dihasilkan dari rotasi magnetar, yang berulang kali membuat lokasi flare keluar dan masuk dari tampilan Bumi, seperti mercusuar.

Mengamati ekor yang berfluktuasi ini adalah bukti konklusif dari suar raksasa. Dilihat dari jarak jutaan tahun cahaya, emisi ini terlalu redup untuk dideteksi dengan instrumen masa kini. Karena tanda tangan ini hilang, suar raksasa di lingkungan galaksi kita mungkin menyamar sebagai GRB tipe merger yang jauh dan lebih kuat.

Analisis rinci data dari Gamma-ray Burst Monitor (GBM) Fermi dan Swift’s BAT memberikan bukti kuat bahwa peristiwa 15 April tidak seperti ledakan apa pun yang terkait dengan merger, catat Oliver Roberts, seorang ilmuwan asosiasi di Institut Sains dan Teknologi Asosiasi Penelitian Luar Angkasa Universitas. di Huntsville, Alabama, yang memimpin penelitian.

Secara khusus, ini adalah suar raksasa pertama yang diketahui terjadi sejak peluncuran Fermi 2008, dan kemampuan GBM untuk menyelesaikan perubahan pada skala waktu mikrodetik terbukti sangat penting. Pengamatan mengungkapkan banyak pulsa, dengan yang pertama muncul hanya dalam 77 mikrodetik – sekitar 13 kali kecepatan lampu kilat kamera dan hampir 100 kali lebih cepat daripada peningkatan GRB tercepat yang dihasilkan oleh penggabungan. GBM juga mendeteksi variasi energi yang cepat selama flare yang belum pernah diamati sebelumnya.

“Suar raksasa di dalam galaksi kita begitu cemerlang sehingga membanjiri instrumen kita, membiarkannya menyimpan rahasia mereka,” kata Roberts. “Untuk pertama kalinya, GRB 200415A dan suar jauh seperti itu memungkinkan instrumen kami menangkap setiap fitur dan menjelajahi letusan dahsyat ini dalam kedalaman yang tak tertandingi.”

Suar raksasa kurang dipahami, tetapi para astronom mengira itu hasil dari penataan ulang medan magnet secara tiba-tiba. Salah satu kemungkinannya adalah bahwa medan yang berada di atas permukaan magnetar menjadi terlalu bengkok, tiba-tiba melepaskan energi saat mengendap ke konfigurasi yang lebih stabil. Alternatifnya, kerusakan mekanis kerak magnetar – gempa bintang – dapat memicu konfigurasi ulang secara tiba-tiba.

Roberts dan koleganya mengatakan data menunjukkan beberapa bukti getaran seismik selama letusan. Sinar-X berenergi tertinggi yang direkam oleh GBM Fermi mencapai 3 juta elektron volt (MeV), atau sekitar satu juta kali energi cahaya biru, yang merupakan rekor suar raksasa. Para peneliti mengatakan emisi ini muncul dari awan elektron yang terlontar dan positron yang bergerak sekitar 99% kecepatan cahaya. Durasi emisi yang pendek dan kecerahan serta energinya yang berubah mencerminkan rotasi magnetar, naik turun seperti lampu mobil yang berbelok. Roberts mendeskripsikannya sebagai gumpalan buram – dia menggambarkannya seperti torpedo foton dari franchise “Star Trek” – yang mengembang dan berdifusi saat bergerak.

Torpedo juga menjadi salah satu kejutan terbesar acara tersebut. Instrumen utama Fermi, Large Area Telescope (LAT), juga mendeteksi tiga sinar gamma, dengan energi 480 MeV, 1,3 miliar elektron volt (GeV), dan 1,7 GeV – cahaya berenergi tertinggi yang pernah terdeteksi dari suar raksasa magnetar. Yang mengejutkan adalah bahwa semua sinar gamma ini muncul lama setelah suar berkurang di instrumen lain.

Nicola Omodei, ilmuwan peneliti senior di Universitas Stanford di California, memimpin tim LAT menyelidiki sinar gamma ini, yang tiba antara 19 detik dan 4,7 menit setelah peristiwa utama. Para ilmuwan menyimpulkan bahwa sinyal ini kemungkinan besar berasal dari magnetar flare. “Agar LAT dapat mendeteksi GRB pendek acak di wilayah yang sama di langit dan pada waktu yang hampir bersamaan dengan flare, kami harus menunggu, rata-rata, setidaknya 6 juta tahun,” jelasnya.

Sebuah magnetar menghasilkan aliran keluar partikel yang bergerak cepat secara stabil. Saat bergerak melalui ruang angkasa, aliran keluar ini membajak, memperlambat, dan mengalihkan gas antarbintang. Gas menumpuk, menjadi panas dan terkompresi, dan membentuk jenis gelombang kejut yang disebut kejutan busur.

Dalam model yang diusulkan oleh tim LAT, denyut awal suar sinar gamma bergerak ke luar dengan kecepatan cahaya, diikuti oleh awan materi terlontar, yang bergerak hampir secepat itu. Setelah beberapa hari, mereka berdua mengalami syok busur. Sinar gamma melewatinya. Beberapa detik kemudian, awan partikel – sekarang meluas menjadi cangkang tipis yang luas – bertabrakan dengan gas yang terakumulasi pada kejutan busur. Interaksi ini menciptakan gelombang kejut yang mempercepat partikel, menghasilkan sinar gamma berenergi tertinggi setelah ledakan utama.

Flare 15 April membuktikan bahwa peristiwa-peristiwa ini merupakan kelas GRB mereka sendiri. Eric Burns, asisten profesor fisika dan astronomi di Louisiana State University di Baton Rouge, memimpin penelitian yang menyelidiki tersangka tambahan menggunakan data dari berbagai misi. Penemuan ini akan muncul di The Astrophysical Journal Letters. Semburan di dekat galaksi M81 pada tahun 2005 dan galaksi Andromeda (M31) pada tahun 2007 telah diduga sebagai suar raksasa, dan tim tersebut juga mengidentifikasi suar di M83, juga terlihat pada tahun 2007 tetapi baru dilaporkan. Selain itu, suar raksasa dari 1979 dan yang diamati di Bima Sakti kita pada 1998 dan 2004.

“Ini sampel kecil, tapi kami sekarang memiliki gagasan yang lebih baik tentang energi mereka yang sebenarnya, dan seberapa jauh kami dapat mendeteksinya,” kata Burns. “Beberapa persen GRB pendek mungkin benar-benar menjadi semburan raksasa magnetar. Faktanya, itu mungkin ledakan energi tinggi paling umum yang kami deteksi sejauh ini di luar galaksi kita – sekitar lima kali lebih sering daripada supernova.”

Video: https://www.youtube.com/watch?v=x66BEB6pSKM&feature=emb_logo

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>