Sinar gamma gelap meledak GRB020819. Kredit gambar: Keck. Klik untuk memperbesar.
Hampir semua yang kita ketahui tentang Semesta datang kepada kita melalui agen cahaya. Tidak seperti materi, cahaya secara unik cocok untuk melakukan perjalanan jarak jauh melintasi ruang angkasa ke instrumen kami. Namun sebagian besar fenomena astronomi bersifat persisten dan berulang - kita dapat mengandalkan mereka untuk "berkeliaran" untuk pengamatan jangka panjang atau "kembali ke sana" secara teratur. Tetapi ini tidak berlaku untuk semburan sinar gamma (GRB) - peristiwa kosmologis misterius yang membuat foton (dan partikel sub-atom) menjadi sangat mahal dengan tingkat energi yang sangat tinggi.
GRB langit yang terdeteksi pertama kali terjadi selama pemantauan perjanjian senjata nuklir pada tahun 1967. Peristiwa itu membutuhkan bertahun-tahun analisis sebelum asal ekstraterestrialnya dikonfirmasi. Setelah penemuan ini, metode triangulasi primitif diberlakukan menggunakan detektor yang terletak di berbagai probe ruang dalam Jaringan Antarplanet (IPN). Metode seperti itu membutuhkan banyak angka dan membuat tindak lanjut instan menggunakan instrumen berbasis bumi tidak mungkin. Meskipun ada penundaan, ratusan sumber sinar gamma telah di katalog. Hari ini - bahkan menggunakan Internet - masih memerlukan beberapa hari untuk merespons menggunakan pendekatan deteksi tipe IPN.
Semua ini mulai berubah pada tahun 1991 ketika NASA menempatkan Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) ke ruang angkasa menggunakan pesawat ulang-alik Atlantis sebagai bagian dari program "Observatorium Besar". Dalam waktu empat bulan memindai langit, CGRO menjelaskan kepada para astronom bahwa Alam Semesta menjalani paroxysms sinar gamma secara sporadis dan didistribusikan secara luas hampir setiap hari - paroksismal yang disebabkan oleh peristiwa bencana besar yang melemparkan sejumlah besar gamma dan radiasi energi tinggi lainnya di seluruh dunia. jurang ruang-waktu.
Tetapi CGRO memiliki satu batasan utama - meskipun ia dapat mendeteksi sinar gamma dan memperingatkan para astronom dengan cepat, itu tidak terlalu akurat mengenai di mana peristiwa seperti itu terjadi di ruang angkasa. Karena "lingkaran kesalahan" yang besar ini, para astronom tidak dapat menemukan cahaya tampak "cahaya sisa" dari peristiwa semacam itu. Terlepas dari keterbatasan ini, CGRO terus mendeteksi ratusan sumber sinar gamma terus menerus, periodik, dan episodik - termasuk supernova, pulsar, lubang hitam, quasar, dan bahkan Bumi itu sendiri! Sementara itu CGRO juga menemukan sesuatu yang tidak terduga - pulsar tertentu bertindak sebagai pemancar pita sempit sinar gamma tanpa menyertai cahaya tampak - dan di situlah letak perasaan pertama GRB "gelap" astronom.
Hari ini kita tahu bahwa "pulsar gelap" bukan satu-satunya "gelap" sumber sinar gamma di Semesta. Para astronom telah menentukan bahwa sebagian kecil dari GRB episodik (satu kali saja) juga rendah cahaya tampak, dan mereka - seperti siapa pun yang digelitik oleh yang tidak biasa dan tidak dapat dijelaskan - ingin tahu mengapa. Faktanya, GRB sangat unik sehingga para pecinta mungkin sering terdengar mengatakan "Ketika Anda melihat satu GRB, Anda telah melihat satu GRB".
Satelit pertama yang menyederhanakan deteksi optik GRB afterglows adalah BeppoSAX. Dikembangkan oleh Badan Antariksa Italia pada pertengahan 1990-an, BeppoSAX diluncurkan 30 April 1996 dari Cape Canaveral dan terus mendeteksi dan menentukan sumber emisi sinar-X hingga 2002. Lingkaran kesalahan BeppoSax cukup kecil untuk memungkinkan para astronom optik melacak banyak GRB dengan cepat afterglows untuk studi terperinci dalam cahaya tampak menggunakan instrumen berbasis bumi.
BeppoSAX memasuki kembali atmosfer Bumi pada 29 April 2003, tetapi pada saat ini pengganti NASA (HETE-2, High Energy Transient Explorer-2) sudah beberapa tahun berada di stasiun dalam orbit rendah bumi. Instrument's on HETE-2 (inkarnasi pertamanya HETE gagal berpisah dari tahap ketiga roket Pegasus pada tahun 1996) memperluas jangkauan deteksi sinar-X dan memberikan lingkaran kesalahan yang lebih ketat - hal yang diperlukan para astronom untuk meningkatkan waktu respons mereka di menemukan GRB afterglows.
Dua tahun dan beberapa bulan kemudian (Senin, 19 Agustus 2002) HETE-2 mematikan bel dan peluit ketika sumber sinar gamma yang kuat terdeteksi di suatu tempat dekat kepala konstelasi Pisces the Fishes. Peristiwa itu (disebut GRB 020819) menyebabkan serangkaian observatorium astronomi untuk mulai menangkap foton frekuensi radio, inframerah dekat, dan cahaya tampak dalam upaya untuk menentukan di mana peristiwa itu terjadi dan membantu memahami fenomena yang mendorongnya.
Menurut makalah “Radio Afterglow dan Galaksi Tuan Rumah dari GRB 020819 Gelap” diterbitkan 2 Mei 2005 oleh tim penyelidik internasional (termasuk Pall Jakobsson dari Niels Bohr Institute, Kopenhagen Denmark yang membuktikan artikel ini), dalam waktu 4 jam dari deteksi teleskop Siding Spring Observatory (SSO) 1 meter di Australia dialihkan ke wilayah ruang kurang dari 1/7 diameter bulan yang tampak. 13 jam kemudian, instrumen kedua yang sedikit lebih besar - unit P60 1,5 meter di Mt. Palomar - juga bergabung dalam pengejaran. Tidak satu pun instrumen - meski menangkap cahaya pingsan sebesar 22 - menangkap sesuatu yang tidak biasa untuk wilayah ruang itu. Namun galaksi spiral berpanal muka besar dan sangat fotogenik berukuran 19,5 jatuh dengan baik dalam genggaman instrumen mereka.
Lima belas hari kemudian, instrumen 10 meter Keck ESI di Mauna Kea, Hawaii mencitrakan wilayah yang sama dengan cahaya biru dan merah turun menjadi 26,9. Pada kedalaman optik ini, "gumpalan" magnitudo 24 yang berbeda (diduga sebagai daerah pembentukan bintang HII) dapat dilihat 3 detik busur di utara galaksi spiral. Upaya terakhir untuk mendeteksi sesuatu lebih lanjut dilakukan 1 Januari 2003 - lagi-lagi menggunakan Keck 10 meter. Tidak ada perubahan yang terlihat pada cahaya optik yang berasal dari wilayah GRB 020819. Semua ini menegaskan bahwa tidak ada cahaya sisa yang menyertai ledakan sinar gamma yang terdeteksi oleh HETE-2 sekitar 134 hari sebelumnya. Tim investigasi memiliki "burma ray gamma gelap". Nanti akan muncul tugas untuk mencari tahu apa itu - atau setidaknya tidak ...
Secara berkala sepanjang siklus inspeksi optik dan inframerah dekat, wilayah ledakan dipantau dalam frekuensi gelombang radio. Dengan menggunakan VLA (Very Large Array - terdiri dari 27 piringan berkonfigurasi 25 meter yang terletak lima puluh mil di barat Socorro, New Mexico) tim berhasil menangkap jejak radiasi 8,48 Ghz yang menyusut dan mengidentifikasi lokasi.
Gelombang radio pertama dari GRB 020819 dikumpulkan 1,75 hari setelah peringatan HETE-2. Pada hari ke 157, tingkat energi diratakan ke titik di mana sumbernya tidak bisa lagi dilihat dengan percaya diri. Namun pada saat ini, lokasinya telah menunjuk ke "gumpalan" tiga busur-detik di utara inti galaksi spiral yang sebelumnya tidak dipetakan. Sayangnya - karena pingsan - jarak ke gumpalan itu sendiri tidak dapat ditentukan secara spektrografi - namun galaksi itu ditemukan terletak 6,2 BLY jauhnya dan menikmati "kepercayaan tinggi" dalam hal memiliki hubungan dengan sumbernya.
Sebagai hasil dari investigasi semacam itu, para astronom sekarang belajar lebih banyak tentang kelas peristiwa bencana yang menghasilkan fluks besar foton energi tinggi dan rendah sementara hampir sepenuhnya melewatkan frekuensi menengah - seperti sinar ultraviolet, cahaya tampak, dan hampir-inframerah. Adakah yang bisa menjelaskan hal ini?
Berdasarkan pembelajaran dari GRB 020819, tim mengeksplorasi tiga model kejutan-bola api tentang bagaimana GRBs gelap mungkin terjadi. Dari ketiganya (ekspansi gas berenergi tinggi secara merata ke media homogen, bahkan ekspansi ke media bertingkat, dan jet berkolusi yang menembus media tipe apa pun), yang paling sesuai dengan perilaku GRB 020819 adalah ekspansi gas gas berenergi tinggi yang merata menjadi media homogen dari gas lain (model pertama kali diusulkan oleh ahli astrofisika R. Sari et al pada tahun 1998). Keutamaan model ekspansi isotropik ini adalah (dalam kata-kata tim investigasi) bahwa "hanya sejumlah kecil kepunahan harus digunakan" untuk memperhitungkan tidak adanya cahaya tampak.
Selain mempersempit kisaran skenario yang mungkin terkait dengan GRB gelap, tim menyimpulkan bahwa “GRB 020819, ledakan yang relatif dekat, hanya satu dari dua dari 14 GRB yang terlokalisasi dalam (2 menit menggunakan busur) HETE-2 yang tidak tidak memiliki OA yang dilaporkan. Ini mendukung proposisi baru-baru ini bahwa fraksi dark burst jauh lebih rendah daripada yang disarankan sebelumnya, mungkin sekecil 10%. ”
Ditulis oleh Jeff Barbour
