Astronom China Temukan Sinar Gamma Berenergi Tertinggi

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Para astronom di observatorium di wilayah tepi dataran tinggi Tibet, Cina, Large High Altitude Air Shower (LHAASO) melihat cahaya energi tertinggi yang pernah ada. Mereka menemukan foton sinar gamma hingga 1,4 petaelektronvolt (PeV).

Para astronom telah melacak foton ekstrem ini kembali ke puluhan sumber yang mungkin dimiliki, yaitu ‘pabrik’ kuat di Galaksi Bima Sakti yang mempercepat partikel bermuatan yang disebut sinar kosmik. Hasil dari pelacakan ini menantang pemahaman sejumlah ahli teori tentang apa cahaya berenergi tinggi itu dihasilkan.

“Penemuan ini sangat penting dan mengesankan,” ujar Petra Huentemeyer, astrofisikawan di Michigan Technological University dan juru bicara dari High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) di Meksiko, dilansir Science Mag, Rabu (19/5).

Menurut Huentemeyer, ini adalah lompatan besar untuk akhirnya memahami asal usul sinar kosmik energi tertinggi. Ditemukan lebih dari 100 tahun lalu, sinar kosmik adalah partikel bermuatan, termasuk proton dan inti atom lainnya yang dipercepat hampir mendekati kecepatan cahaya.

Sumber sinar kosmik selama ini kurang dipahami karena medan magnet antarbintang membelokkannya dalam perjalanan ke Bumi. Namun, saat sinar kosmik meroket menjauh dari sumbernya, ini juga memancarkan foton, yang biasanya sekitar sepersepuluh energik sinar kosmik itu dan mengikuti jalur lurus ke Bumi.

Observatorium Cina menargetkan agar dapat menangkap ‘pancuran’ udara yang terkait dengan sinar gamma energi tertinggi, yang pada gilirannya sesuai dengan sinar kosmik energi tertinggi.

LHAASO memiliki sekelompok detektor yang mencakup lebih dari 1 kilometer persegi di Gunung Haizi, 4410 meter di atas permukaan laut di provinsi Sichuan. Lebih dari 5000 detektor tersebar di seluruh lokasi yang menangkap partikel yang terkait dengan serangan energi tertinggi, sementara lebih dari 1000 detektor muon, terkubur di bawah tanah, membantu mengesampingkan hujan partikel yang terkait dengan sinar kosmik tak terkait yang terus-menerus mengarah ke Bumi.

Sebelum LHAASO mulai beroperasi pada 2019, sebagian besar detektor bekerja di pita energi yang jauh lebih rendah. Tetapi hasil baru menunjukkan alam semesta mampu melakukan percepatan yang jauh lebih tinggi.

Menggunakan data dari tahun pertama operasi LHAASO, Cao Zhen dari Institut Fisika Energi Tinggi dari Akademi Ilmu Pengetahuan Cina dan rekan-rekannya mendeteksi lebih dari 530 foton dengan energi lebih besar dari 0,1 PeV. Foton dilacak ke 12 pabrik sinar kosmik yang mampu melakukan percepatan PeV, 100 kali lebih energik daripada tabrakan di penghancur atom terkuat di dunia.

Sumber, yang disebut tim sebagai PeVatron, termasuk akselerator yang telah lama dicurigai, seperti nebula Kepiting, situs supernova kuno, ledakan terakhir bintang yang sekarat, dan rumah bagi pulsar yang kuat, bintang neutron padat. Tetapi foton energi tertinggi datang dari sumber yang mengejutkan, yaitu Cygnus Cocoon, ruang pembibitan bintang 4600 tahun cahaya dari Matahari.

“PeVatron pada dasarnya ada di mana-mana di galaksi kita,” jelas Cao.

Pengamatan ini akan membuat para ahli teori menggaruk-garuk kepala untuk menjelaskan bagaimana PeVatron sebenarnya bekerja. Sebagai contoh, model telah memprediksi medan magnet yang kuat dari pulsar di nebula Kepiting dapat meningkatkan partikel menjadi 0,1 PeV, tetapi untuk mencapai 1 PeV, semua parameter perlu didorong hingga ekstrem.

Huentemeyer mengatakan di Cygnus Cocoon, mekanisme percepatannya bisa berupa gelombang kejut yang kuat yang dihasilkan oleh angin kencang yang berasal dari bintang besar yang baru lahir. Pengamatan LHAASO konsisten dengan pengamatan lainnya, yang dilaporkan pada Maret oleh para astronom menggunakan HAWC, yaitu sinar gamma 0,1-PeV dari konstelasi Cygnus.

LHAASO belum mencapai kekuatan penuhnya. Setelah konstruksi selesai bulan depan, observatorium ini akan mencari lebih banyak PeVatron, mendorong ke rentang energi yang lebih tinggi.

Ikuti Whatsapp Channel Republika