Di seluruh alam semesta, sekitar 7,5 miliar tahun cahaya, bintang sekarat melepaskan beberapa astronom cahaya berenergi tertinggi yang pernah ada. Dan partikel-partikel cahaya ini, atau foton, membantu para astronom memahami bagaimana partikel-partikel ini didorong ke energi yang sedemikian ekstrem.
Para astronom menemukan foton berenergi sangat tinggi ketika mereka melihat sebuah peristiwa yang disebut ledakan sinar gamma, atau GRB. Diperkirakan akibat tabrakan bintang neutron atau runtuhnya bintang masif, semburan sinar gamma muncul tiba-tiba, kadang-kadang hanya untuk sepersekian detik. Salah satu ledakan singkat ini dapat melepaskan lebih banyak energi daripada yang dihasilkan matahari sepanjang hidupnya. Peristiwa ini sulit ditangkap, tetapi perasaan senang setelah ledakan. Cahaya dari sisa-sisa cahaya redup tetapi bertahan lebih lama, memungkinkan para astronom untuk mengukurnya secara detail.
Pada 14 Januari 2019, satu semburan sinar gamma, bernama GRB 190114C, ditemukan oleh dua teleskop ruang angkasa melalui sistem otomatis. Dalam 22 detik, para astronom di Bumi mengarahkan teleskop berbasis darat mereka untuk mengukur cahaya setelah peristiwa tersebut.
"Kami telah mencari lebih dari 20 tahun," Razmik Mirzoyan, juru bicara untuk Atmosfer Utama Gamma Pencitraan Teleskop Cherenkov (MAGIC) kolaborasi dan penulis bersama pada studi baru, mengatakan pada Live science. Bahwa mereka dapat menemukan yang ini, Mirzoyan berkata, "bukan sekadar keberuntungan, itu hanya kegigihan."
Dalam istilah astronomi, peristiwa itu relatif dekat, yang memungkinkan para astronom mengukur cahaya setelahnya pada sejumlah besar panjang gelombang. Selama 10 hari berikutnya, para ilmuwan mengumpulkan data dari enam satelit dan 15 teleskop berbasis darat yang mendeteksi radiasi dalam panjang gelombang mulai dari radio hingga sinar ultraviolet.
Menganalisis pengukuran dari puluhan detik pertama setelah ledakan, para astronom menemukan foton dengan energi triliunan elektron - itulah triliunan kali energi dari foton khas yang berasal dari matahari.
Sementara foton dengan energi melebihi 1 triliun elektron volt telah terdeteksi sebelumnya dari sumber astrofisika lainnya seperti sisa supernova, tidak ada yang diketahui berasal dari GRB.
Data multiwavelength membantu para astronom menentukan bagaimana partikel diberi energi. Foton berenergi lebih rendah telah dilepaskan oleh partikel-partikel yang berputar di sekitar medan magnet dalam suatu proses yang dikenal sebagai radiasi synchrotron. Sebaliknya, foton yang memecahkan rekor, energi ultra-tinggi dipercepat melalui tabrakan dengan elektron berenergi tinggi - variasi pada mekanisme yang oleh para ilmuwan disebut hamburan invers-Compton. Temuan ini mengkonfirmasi teori tentang GRB dan membantu para astronom memahami fisika semburan aneh ini.
"Setelah lebih dari 50 tahun sejak GRB pertama kali ditemukan, banyak aspek fundamental mereka masih tetap misterius," kata Mirzoyan dalam sebuah pernyataan. "Penemuan emisi sinar gamma dari GRB 190114C ... menunjukkan bahwa ledakan GRB bahkan lebih kuat daripada yang diperkirakan sebelumnya."
Sementara para astronom telah lama mencari foton energi setinggi ini, GRB 190114C bukanlah peristiwa langka - hanya satu yang sulit ditangkap. Berkat teleskop seperti MAGIC dan High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), yang dirancang untuk mendeteksi sinar gamma energi ultra-tinggi, dan sistem otomatis untuk mendeteksi GRB awal, para ilmuwan berharap dapat menangkap lebih banyak foton energi ultra-tinggi di masa depan.
"Kami memasuki era baru untuk menemukan foton energi ultra-tinggi," Bing Zhang, seorang astrofisika di Universitas Nevada, Las Vegas, yang tidak terlibat dengan studi baru ini, mengatakan kepada Live Science melalui email. "Karena fisika kaya diharapkan dalam rezim berenergi tinggi, pengamatan ini pasti akan membawa kegembiraan di tahun-tahun mendatang."
Hasil baru diterbitkan pada 20 November di jurnal Nature.
