Nationalgeographic.co.id—Para astronom baru saja menemukan penjelasan mengenai misteri asal-usul sinar gamma dan neutrino di alam semesta. Menurut mereka, cahaya dan partikel paling energik di alam semesta itu bisa jadi berasal dari lubang hitam yang nyaris tidak aktif.
Mereka meyakini teori ini dapat menjelaskan kelebihan sinar gamma 'lunak' di alam semesta tanpa bergantung pada elektron-elektron dingin (nontermal). Penjelasan yang bergantung pada elektron dingin ini selalu menjadi penjelasan yang bermasalah, karena elektron pada dasarnya menjadi termal pada rentang waktu yang dianggap terlalu pendek untuk menghasilkan partikel-partikel energi tinggi.
Sinar gamma dan neutrino sendiri sebenarnya tidak terlalu langka. Radiasi gamma adalah bentuk cahaya paling energik di Semesta, dan telah terdeteksi pada energi yang sangat tinggi—kisaran teraelektronvolt.
Adapun neutrino, atau partikel hantu, adalah partikel yang hampir tak bermassa yang mengalir melalui Semesta, dan nyaris tidak berinteraksi dengan apa pun. Partikel ini juga terdeteksi pada energi tinggi.
Untuk mendapatkan energi ini, foton dan partikel di dalamnya memerlukan kehadiran akselerator kosmik. Akselerator kosmik ini harus berupa objek berenergi tinggi, seperti sisa-sisa supernova, atau lubang hitam yang secara aktif melahap materi.
Namun bahkan setelah kita memperhitungkan sumber energi tinggi ini, kita masih memiliki kelebihan sinar gamma dalam energi 'lunak' yang lebih rendah, serta kelebihan neutrino, yang sulit dijelaskan.
Baca Juga: Upaya Rusia Mencari Partikel Terkecil Dunia di Danau Terdalam Bumi
Menurut tim peneliti yang dipimpin oleh astronom Shigeo Kimura dari Tohoku University di Jepang, kelebihan tersebut mungkin berasal dari sumber yang tidak terduga: lubang hitam supermasif yang hampir, tetapi tidak sepenuhnya, tidak aktif. Namun lubang hitam ini juga tidak sepenuhnya aktif.
Ketika lubang hitam supermasif aktif, ia dilingkari oleh piringan debu dan gas yang sangat besar yang perlahan-lahan tersedot ke lubang hitam. Kekuatan besar yang bermain di ruang di sekitar lubang hitam itu memanaskan materi di dalam piringan sehingga ia menyala di berbagai panjang gelombang elektromagnetik, termasuk radiasi gamma.
Selain itu, beberapa materi tersedot di sekitar bagian luar lubang hitam di sepanjang garis medan magnetnya, yang bertindak sebagai akselerator, menuju kutub-kutubnya.
Baca Juga: Kenapa Lubang Hitam Tidak Menelan Semua Objek di Alam Semesta?
Setiap galaksi diperkirakan memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya, tetapi tidak semuanya aktif. Lubang hitam supermasif galaksi kita, misalnya, cukup sepi.
Menurut Kimura dan timnya, kelebihan sinar gamma dalam kisaran energi yang lebih rendah –megaelektronvolt alih-alih gigaelektronvolt atau teraelektronvolt– dapat dihasilkan oleh lubang hitam supermasif yang bertambah pada tingkat yang sangat rendah sehingga jauh lebih redup bagi teleskop kita di bumi.
Sebagaimana dilansir Science Alert, tim peneliti telah melakukan perhitungan dan menemukan cara kerjanya. Meskipun ada lebih sedikit materi yang berputar di sekitar lubang hitam non-aktif ini, masih ada beberapa, dan masih memanas.
Faktanya, plasma panas ini bisa mencapai miliaran derajat Celsius. Ini cukup panas untuk menghasilkan radiasi gamma dalam kisaran megaelektronvolt, atau yang kita sebut sinar gamma 'lunak'.
Baca Juga: Teori Stephen Hawking soal Lubang Hitam Akhirnya Terbukti Benar
Dalam plasma ini, proton dapat dipercepat hingga kecepatan tinggi. Ketika proton berenergi tinggi ini berinteraksi dengan radiasi dan materi, mereka dapat menghasilkan neutrino –dengan demikian juga menjelaskan kelebihan neutrino. Dan ada cukup banyak lubang hitam supermasif yang tenang di Alam Semesta ini untuk menjelaskan setidaknya sebagian besar dari kelebihan sinyal ini.
Sejauh ini, teori tersebut baru merupakan hipotesis, tetapi matematikanya terbukti. Berbekal informasi ini, para astronom harus memiliki gagasan yang lebih baik tentang apa yang harus dicari dalam pengamatan di masa depan –dan misteri sinar gamma yang tidak dapat dijelaskan itu akan semakin dekat untuk dipecahkan.
Laporan mengenai perhitungan matematika dari teori penjelasan misteri sinar gamma dan neutrino ini telah dipublikasikan di jurnal Nature Communications pada 23 September 2021.
Baca Juga: Para Astronom Temukan Lubang Hitam Terdekat dari Bumi, Seperti Apa?