Semburan sinar gamma adalah salah satu peristiwa paling kuat di alam semesta, tersulut ketika bintang mati dalam ledakan besar atau ketika mereka bergabung dalam ... ledakan besar.
Ketika ledakan kosmik yang dahsyat ini terjadi, mereka bertindak seperti mercusuar kosmik, melepaskan sinar dari beberapa cahaya paling terang di alam semesta, bersama dengan banjir neutrino, partikel-partikel kecil seperti hantu yang menyelinap melalui alam semesta hampir seluruhnya tidak terdeteksi.
Jelas, Anda tidak ingin terkena salah satu dari ledakan energi penggorengan DNA yang mematikan ini. Tetapi fisikawan dulu berpikir bahwa ledakan sinar gamma hanya berbahaya jika Anda berada di jalur sempit salah satu jet yang berasal dari ledakan. Sayangnya, sebuah studi baru yang diperbarui pada database arXiv pada 29 November (tetapi belum ditinjau oleh rekan sejawat) menunjukkan bahwa letusan ini adalah berita buruk di sekitar dan dapat mengirimkan sinar mematikan pada sudut yang jauh lebih luas daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Pabrik sinar gamma kosmik
Selama beberapa dekade, para astronom telah mengidentifikasi dua jenis semburan sinar gamma langit (singkatnya disebut GRB): yang panjang berlangsung lebih dari 2 detik (hingga beberapa menit) dan yang pendek berlangsung kurang dari 2 detik. Kami tidak yakin apa yang menyebabkan GRB keluar di ruang angkasa, tetapi diperkirakan bahwa yang panjang dihasilkan ketika bintang terbesar di alam semesta kita mati dalam ledakan supernova, meninggalkan bintang neutron atau lubang hitam. Kematian besar seperti itu melepaskan energi yang sangat besar dalam kilat relatif, dan voila! Semburan sinar gamma.
GRB pendek, di sisi lain, dianggap berasal dari mekanisme yang sama sekali berbeda: penggabungan dua bintang neutron. Peristiwa ini tidak sekuat saudara sepupu supernova mereka, tetapi mereka mendatangkan malapetaka secara lokal untuk menghasilkan kilatan sinar gamma.
Di dalam mesin jet
Namun, ketika bintang-bintang neutron bertabrakan, itu adalah hal yang buruk. Setiap bintang neutron memiliki berat beberapa kali massa matahari Bumi, tetapi massa itu dikompres menjadi bola yang tidak lebih luas dari kota biasa. Pada saat tumbukan antara dua objek tersebut, mereka ganas mengorbit satu sama lain pada sebagian kecil dari kecepatan cahaya.
Selanjutnya, bintang-bintang neutron bergabung untuk membentuk bintang neutron yang lebih besar atau, jika kondisinya benar, sebuah lubang hitam, meninggalkan jejak kehancuran dan puing-puing dari bencana sebelumnya. Lingkaran materi ini runtuh ke mayat mantan bintang neutron, membentuk apa yang dikenal sebagai piringan akresi. Dalam kasus lubang hitam yang baru terbentuk, cakram ini memberi makan monster di jantung tumpukan reruntuhan dengan kecepatan gas hingga beberapa matahari per detik.
Dengan semua energi dan material yang berputar-putar dan mengalir ke pusat sistem, sebuah tarian rumit dari gaya listrik dan magnet yang rumit (dan kurang dipahami) melontarkan material dan meluncurkan jet-jet materi itu ke atas dan menjauh dari inti, di sepanjang poros putar dari objek pusat dan ke sistem sekitarnya. Jika jet itu menerobos, mereka muncul sebagai raksasa, lampu sorot singkat berlari menjauh dari tabrakan. Dan ketika lampu sorot itu mengarah ke Bumi, kita mendapatkan denyut sinar gamma.
Tetapi jet-jet itu relatif sempit, dan selama Anda tidak melihat langsung GRB, itu seharusnya tidak berbahaya, kan? Tidak secepat itu.
Pabrik Neutrino
Ternyata jet itu terbentuk dan menjauh dari lokasi penggabungan bintang neutron dengan cara yang berantakan dan rumit. Awan gas berputar dan saling berhadapan, dan aliran radiasi dan material yang jauh dari lubang hitam pusat tidak datang dalam garis yang rapi dan teratur.
Hasilnya kekacauan total, destruktif.
Dalam studi baru, sepasang ahli astrofisika mengeksplorasi rincian sistem ini setelah peristiwa tabrakan. Para peneliti memperhatikan perilaku awan gas besar ketika mereka tersandung diri dalam penyerbuan yang diterbangkan oleh jet yang melarikan diri.
Terkadang, awan gas ini bertabrakan satu sama lain, membentuk gelombang kejut yang dapat mempercepat dan memberi daya pada set radiasi dan partikel berenergi tinggi, yang dikenal sebagai sinar kosmik. Sinar-sinar ini, yang terdiri dari proton dan nukleus berat lainnya, mendapatkan energi yang cukup untuk berakselerasi mendekati kecepatan cahaya, sehingga mereka dapat bergabung sementara untuk menghasilkan kombinasi partikel yang eksotis dan langka, seperti pion.
Pion kemudian cepat membusuk menjadi hujan neutrino, partikel kecil yang membanjiri alam semesta tetapi hampir tidak pernah berinteraksi dengan materi lain. Dan karena neutrino ini diproduksi di luar wilayah sempit jet yang meledak jauh dari GRB itu sendiri, mereka dapat dilihat bahkan ketika kita tidak mendapatkan ledakan penuh sinar gamma.
Neutrino itu sendiri adalah tanda bahwa reaksi nuklir yang ganas dan mematikan terjadi lebih jauh dari pusat jet. Kami belum tahu persis seberapa jauh zona bahaya meluas, tetapi lebih aman daripada menyesal.
Jadi, secara ringkas: Hanya saja jangan mendekati bintang neutron yang bertabrakan.
Paul M. Sutter adalah seorang astrofisikawan diUniversitas Negeri Ohio, tuan rumah dariTanya seorang angkasawan danRadio luar angkasa, dan penulisTempat Anda di Alam Semesta.
