Sinar Materi dan Antimateri Sangat Panjang dari Bintang Pulsar Kecil

Wawan Setiawan - Sabtu, 19 Maret 2022 | 16:00 WIB

James Vaughan 330 678-9010

Chandra X-ray Observatory adalah teleskop sinar-X paling kuat di dunia. Ini memiliki resolusi delapan kali lebih besar dan mampu mendeteksi sumber lebih dari 20 kali lebih redup daripada teleskop sinar-X sebelumnya.

Nationalgeographic.co.id - Para astronom telah mencitrakan seberkas materi dan antimateri yang panjangnya 64 triliun kilometer dengan menggunakan bantuan Chandra X-ray Observatory milik NASA. Sinar pemecah rekor ini ditenagai oleh pulsar, bintang runtuh yang berputar cepat dengan medan magnet yang kuat. Dengan skalanya yang luar biasa, sinar ini dapat membantu menjelaskan jumlah positron yang sangat besar, antimateri yang setara dengan elektron, di seluruh galaksi Bimasakti.

Para astronom pertama kali menemukan sinar atau filamen ini pada tahun 2020, tetapi mereka tidak mengetahui panjang penuhnya karena melampaui tepi detektor Chandra. Pengamatan Chandra baru oleh pasangan peneliti yang sama diambil pada bulan Februari dan November 2021 menunjukkan filamen itu sekitar tiga kali lebih panjang dari aslinya. Filamen membentang sekitar setengah diameter Bulan purnama di langit, menjadikannya yang terpanjang dari pulsar seperti yang terlihat dari Bumi.

"Sungguh menakjubkan bahwa sebuah pulsar yang lebarnya hanya 10 mil dapat menciptakan struktur yang sangat besar sehingga kita dapat melihatnya dari jarak ribuan tahun cahaya," kata Martijn de Vries dari Universitas Stanford di Palo Alto, California, yang memimpin penelitian tersebut, seperti yang dilaporkan Tech Explorist. "Dengan ukuran relatif yang sama, jika filamen membentang dari New York ke Los Angeles, pulsar akan menjadi sekitar 100 kali lebih kecil dari objek terkecil yang terlihat dengan mata telanjang," imbuhnya.

Pulsar tersebut bernama PSR J2030+4415 dan terletak sekitar 1.600 tahun cahaya dari Bumi. Benda seukuran kota ini berputar sekitar tiga kali per detik, lebih cepat dari kebanyakan kipas langit-langit.

Tampilan jarak dekat di panel kanan menunjukkan sinar-X yang dibuat oleh partikel yang terbang di sekitar pulsar itu sendiri. Ketika pulsar bergerak melalui ruang angakasa, beberapa partikel keluar dan menciptakan filamen panjang. Di kedua panel, data cahaya optik dari teleskop Gemini di Mauna Kea di Hawaii telah digunakan dan tampak merah, coklat, dan hitam. Panjang penuh filamen ditunjukkan pada gambar terpisah.

X-ray: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries; Optical: NSF/AURA/Gemini Consortium

Tampilan close-up di panel kanan menunjukkan sinar-X yang dibuat oleh partikel yang terbang di sekitar pulsar itu sendiri. Ketika pulsar bergerak melalui ruang angakasa, beberapa partikel keluar dan menciptakan filamen panjang.

Hasil penelitian ini telah diterbitkan di The Astrophysical Journal pada 7 Februari 2022 dengan judul "The Long Filament of PSR J2030+4415". Studi ini memberikan wawasan baru tentang sumber antimateri Bimasakti, yang mirip dengan materi biasa tetapi dengan muatan listriknya yang terbalik. Misalnya, positron adalah muatan positif yang setara dengan elektron.

Sebagian besar alam semesta terdiri dari materi biasa daripada antimateri. Namun, para ilmuwan terus menemukan bukti untuk jumlah positron yang relatif besar dalam detektor di Bumi, yang mengarah pada pertanyaan: Apa kemungkinan sumber antimateri ini?

Para peneliti berpikir bahwa pulsar seperti PSR J2030+4415 mungkin menjadi salah satu jawabannya. Kombinasi dua kondisi ekstrem, yaitu rotasi cepat dan medan magnet pulsar yang tinggi, menyebabkan percepatan partikel dan radiasi energi tinggi yang menciptakan pasangan elektron dan positron. (Proses biasanya mengubah massa menjadi energi, yang terkenal ditentukan oleh persamaan E = mc² Albert Einstein, dibalik, dan energi diubah menjadi massa.)

Pulsar mungkin membocorkan positron ini ke galaksi. Pulsar menghasilkan angin partikel bermuatan yang biasanya terkurung dalam medan magnet yang kuat. Pulsar bergerak melalui ruang antarbintang dengan kecepatan sekitar 1,6 juta kilometer per jam, dengan angin mengikuti di belakangnya. Guncangan busur gas bergerak di depan pulsar, mirip dengan tumpukan air di depan perahu yang bergerak. Namun, sekitar 20 hingga 30 tahun yang lalu, gerakan kejutan busur tampaknya terhenti, dan pulsar menangkapnya, menghasilkan interaksi dengan medan magnet antarbintang yang berjalan hampir dalam garis lurus dari kiri ke kanan. Ini kemungkinan memicu kebocoran partikel.

“Medan magnet angin pulsar terhubung dengan medan magnet antarbintang, serta elektron dan positron berenergi tinggi disemprotkan keluar melalui nozel yang dibentuk oleh koneksi,” Kata Roger Romani, rekan penulis yang juga dari Stanford.

Ketika partikel-partikel itu kemudian bergerak di sepanjang garis medan magnet antarbintang dengan kecepatan sekitar sepertiga kecepatan cahaya, mereka menyalakannya dalam sinar-X. Ini menghasilkan filamen panjang yang terlihat oleh Chandra.