Kredit gambar: ESO
Semburan sinar gamma adalah beberapa ledakan terbesar di Semesta; seseorang dapat menghasilkan lebih banyak energi dalam beberapa detik daripada yang diciptakan Matahari dalam 10 miliar tahun. Diyakini itu disebabkan oleh ketika bintang super-masif runtuh, disebut hypernova. Para astronom dari European Southern Observatory melacak perasaan senang setelah ledakan baru-baru ini dengan menggunakan teknik yang disebut polarimetri, yang memungkinkan mereka melacak bentuk ledakan. Jika itu adalah ledakan bola, cahaya akan memiliki polaritas acak, tetapi mereka menemukan bahwa gas mengalir keluar dalam jet yang melebar dari waktu ke waktu.
"Semburan sinar gamma (GRB)" tentu saja di antara peristiwa paling dramatis yang dikenal dalam astrofisika. Kilatan singkat sinar-gamma energik ini, pertama kali terdeteksi pada akhir 1960-an oleh satelit militer, berlangsung kurang dari satu detik hingga beberapa menit.
GRB telah ditemukan terletak pada jarak yang sangat besar ("kosmologis"). Energi yang dilepaskan dalam beberapa detik selama peristiwa semacam itu lebih besar dari Matahari selama seluruh hidupnya lebih dari 10.000 juta tahun. GRB memang merupakan peristiwa paling kuat sejak Big Bang dikenal di Semesta, lih. ESO PR 08/99 dan ESO PR 20/00.
Selama beberapa tahun terakhir, bukti kuat telah menunjukkan bahwa GRB memberi sinyal runtuhnya bintang-bintang yang sangat masif, yang disebut hypernovae. Ini akhirnya diperlihatkan beberapa bulan lalu ketika para astronom, menggunakan instrumen FORS pada Very Large Telescope (VLT) ESO, mendokumentasikan secara terperinci perubahan spektrum sumber cahaya ("afterglow optik") dari ledakan gamma-ray GRB 030329 (lih. ESO PR 16/03). Tautan konklusif dan langsung antara semburan sinar gamma kosmologis dan ledakan bintang yang sangat masif diberikan pada kesempatan ini.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 ditemukan pada tanggal 29 Maret 2003 oleh wahana penjelajah tinggi Energy Transient Explorer milik NASA. Pengamatan tindak lanjut dengan spektograf UVES di teleskop VLT KUEYEN 8,2 m di Observatorium Paranal (Chili) menunjukkan ledakan itu memiliki pergeseran merah 0,1685 [1]. Ini sesuai dengan jarak sekitar 2.650 juta tahun cahaya, menjadikan GRB 030329 sebagai GRB durasi panjang terdekat kedua yang pernah terdeteksi. Kedekatan GRB 030329 menghasilkan emisi afterglow yang sangat cerah, memungkinkan pengamatan tindak lanjut paling luas dari setiap afterglow hingga saat ini.
Sebuah tim astronom [2] yang dipimpin oleh Jochen Greiner dari Max-Planck-Institut f? Ekstraterrestrische Physik (Jerman) memutuskan untuk memanfaatkan kesempatan unik ini untuk mempelajari sifat polarisasi cahaya sisa GRB 030329 saat dikembangkan setelah ledakan.
Hypernovae, sumber GRB, memang sangat jauh sehingga hanya bisa dilihat sebagai titik cahaya yang belum terselesaikan. Untuk menyelidiki struktur spasial mereka, para astronom harus mengandalkan trik: polarimetri (lihat ESO PR 23/03).
Polarimetri bekerja sebagai berikut: cahaya terdiri dari gelombang elektromagnetik yang berosilasi ke arah tertentu (pesawat). Refleksi atau hamburan cahaya lebih menyukai orientasi medan listrik dan magnet tertentu daripada yang lain. Inilah sebabnya mengapa kacamata hitam polarisasi dapat menyaring kilatan sinar matahari yang memantulkan kolam.
Radiasi dalam semburan sinar gamma dihasilkan dalam medan magnet yang teratur, sebagaimana disebut radiasi sinkrotron [3]. Jika hypernova simetris berbentuk bola, semua orientasi gelombang elektromagnetik akan hadir secara merata dan akan keluar rata-rata, sehingga tidak akan ada polarisasi bersih. Namun, jika gas tidak dikeluarkan secara simetris, tetapi ke dalam jet, polarisasi net akan dicetak pada lampu. Polarisasi bersih ini akan berubah seiring waktu sejak sudut pembukaan jet melebar seiring waktu, dan kami melihat fraksi berbeda dari kerucut emisi.
Mempelajari sifat polarisasi afterglow dari semburan sinar gamma memungkinkan untuk memperoleh pengetahuan tentang struktur spasial yang mendasarinya dan kekuatan serta orientasi medan magnet di wilayah tempat radiasi dihasilkan. “Dan melakukan ini dalam jangka waktu yang lama, seiring dengan memudarnya cahaya dan berevolusi, memberi kita alat diagnostik unik untuk studi semburan sinar gamma,” kata Jochen Greiner.
Meskipun pengukuran tunggal sebelumnya dari polarisasi afterglow optik GRB ada, tidak ada studi rinci yang pernah dilakukan tentang evolusi polarisasi dengan waktu. Ini memang tugas yang sangat berat, hanya mungkin dengan instrumen yang sangat stabil pada teleskop terbesar ... dan cahaya yang cukup setelah optik.
Segera setelah GRB 030329 terdeteksi, tim astronom beralih ke instrumen FORS1 multi-mode yang kuat pada teleskop VLT ANTU. Mereka memperoleh 31 pengamatan polarimetrik selama periode 38 hari, memungkinkan mereka untuk mengukur, untuk pertama kalinya, perubahan polarisasi dari sinar gamma optik yang meledak setelah cahaya dengan waktu. Kumpulan data pengamatan yang unik ini mendokumentasikan perubahan fisik pada objek jarak jauh dengan detail yang tak tertandingi.
Data mereka menunjukkan adanya polarisasi pada level 0,3 hingga 2,5% selama periode 38 hari dengan variabilitas kekuatan dan orientasi yang signifikan pada rentang waktu hingga jam. Perilaku khusus ini belum diprediksi oleh teori utama mana pun.
Sayangnya, kurva cahaya yang sangat kompleks dari afterglow GRB ini, dengan sendirinya tidak dipahami, mencegah aplikasi langsung dari model polarisasi yang ada. "Ternyata menurunkan arah jet dan struktur medan magnet tidak sesederhana yang kami duga semula," kata Olaf Reimer, anggota tim lainnya. "Tetapi perubahan cepat dari sifat polarisasi, bahkan selama fase halus dari kurva cahaya afterglow, memberikan tantangan untuk teori afterglow".
“Kemungkinan”, tambah Jochen Greiner, “keseluruhan tingkat polarisasi yang rendah menunjukkan bahwa kekuatan medan magnet dalam arah paralel dan tegak lurus tidak berbeda lebih dari 10%, sehingga menunjukkan medan yang sangat kuat digabungkan dengan bahan yang bergerak. Ini berbeda dari bidang skala besar yang tersisa dari bintang yang meledak dan yang diperkirakan menghasilkan polarisasi tingkat tinggi dalam sinar gamma. "
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
