Melacak Sumber Neutrino Kosmik ke Lubang Hitam Monster

Prestasi pertama Fermi setelah mengidentifikasi sebuah lubang hitam monster di pusat galaksi jauh, sebagai sumber neutrino berenergi tinggi yang dideteksi oleh Neutrino IceCube Observatorium.
Kredit: NASA/Fermi dan Aurore Simonnet, Universitas Negeri Sonoma

Untuk pertama kalinya, Teleskop Antariksa Sinar Gamma Fermi NASA telah menemukan sumber neutrino berenergi tinggi dari luar galaksi kita. Neutrino menempuh perjalanan selama 3,7 miliar tahun dan melaju hampir secepat cahaya sebelum terdeteksi di Bumi. Inilah neutrino terjauh yang sumbernya dapat diidentifikasi oleh para ilmuwan.

Neutrino berenergi tinggi adalah partikel yang sulit dideteksi dan hanya dihasilkan oleh fenomena paling kuat di alam semesta, seperti penyatuan galaksi dan material yang jatuh ke lubang hitam supermasif. Karena melaju hampir secepat cahaya, neutrino jarang berinteraksi dengan materi lain, sehingga bisa terus melaju tanpa hambatan melintasi jarak miliaran tahun cahaya.

Neutrino ditemukan oleh tim ilmuwan internasional dari berbagai negara menggunakan IceCube Neutrino Observatory milik National Science Foundation di Stasiun Kutub Selatan Amundsen-Scott. Fermi lalu melacak sumber neutrino yang mengarah ke fenomena ledakan sinar gamma dari lubang hitam supermasif yang terletak di rasi Orion.

“Sekali lagi, Fermi telah menghasilkan lompatan besar lain di bidang yang disebut astronomi multimessenger,” ungkap Paul Hertz, Direktur Divisi Astrofisika di Markas Besar NASA, Washington. “Neutrino dan gelombang gravitasi menyediakan jenis informasi baru tentang lingkungan paling ekstrem di alam semesta. Para astronom messenger kini berusaha mengungkap informasi yang mereka bawa.”

Para ilmuwan mempelajari neutrino, sinar kosmik dan sinar gamma untuk memahami apa yang terjadi di lingkungan yang bergejolak seperti supernova dan lubang hitam. Neutrino menunjukkan proses kompleks yang terjadi di sana, sinar kosmik menunjukkan daya dan kecepatan dari aktivitas kosmik yang ganas. Dan para ilmuwan mengandalkan sinar gamma sebagai bentuk cahaya yang paling energik, untuk mengungkap dengan jelas sumber kosmik yang menghasilkan neutrino dan sinar kosmik.

“Ledakan paling ekstrem dapat menghasilkan gelombang gravitasi, sementara akselerator terekstrem menghasilkan neutrino berenergi tinggi dan sinar kosmik,” jelas Regina Caputo, Koordinator Fermi's Large Area Telescope Collaboration dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. “Melalui Fermi, sinar gamma menyediakan jembatan untuk setiap sinyal kosmik baru ini.”

Penemuan menjadi subyek dari dua makalah ilmiah yang dipublikasikan di jurnal Science. Makalah identifikasi sumber neutrino berenergi tinggi juga mencakup observasi tindak lanjut oleh Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes dan data tambahan dari Observatorium Swift Neil Gehrels NASA dan banyak fasilitas astronomi lainnya.

Penemuan neutrino berenergi tinggi pada tanggal 22 September 2017, membawa para astronom ke sebuah lubang hitam supermasif yang menjadi sumber neutrino.
Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA

Pada tanggal 22 September 2017, para ilmuwan memanfaatkan IceCube untuk mendeteksi jejak neutrino yang menabrak es Antartika dengan energi sekitar 300 triliun volt elektron, lebih dari 45 kali lipat energi yang dihasilkan oleh akselerator partikel terkuat di Bumi. Setelah IceCube menganalisis jalur neutrino, para ilmuwan dapat menentukan wilayah langit sumber neutrino. Sistem peringatan otomatis juga membantu para ilmuwan untuk mencari suar atau ledakan di wilayah langit yang dapat dikaitkan dengan fenomena tersebut.

Data dari Fermi's Large Area Telescope mengungkap peningkatan emisi sinar gamma dari sebuah galaksi aktif blazar yang terletak sangat jauh. Galaksi aktif blazar menampung lubang hitam supermasif dengan massa jutaan hingga milyaran kali lipat Matahari. Monster kosmik ini meletuskan partikel jet ke arah yang berlawanan hampir secepat cahaya. Blazar sangat cerah dan aktif, mengingat salah satu partikel jet kebetulan mengarah ke Bumi.

Ilmuwan Yasuyuki Tanaka dari Universitas Hiroshima di Jepang adalah orang pertama yang mengaitkan fenomena neutrino dengan TXS 0506+056.

“Fermi's Large Area Telescope memantau seluruh langit dalam sinar gamma dan mengawasi aktivitas sekitar 2.000 blazar, namun TXS 0506+056 sungguh menonjol,” ujar Sara Buson, rekan postdoctoral NASA di Goddard yang menganalisis data bersama ilmuwan Anna Franckowiak dari Deutsches Elektronen-Sinkrotron di Zeuthen, Jerman. “Blazar terletak di dekat pusat posisi langit yang ditentukan oleh IceCube, dan pada saat neutrino deteksi, Fermi adalah teleskop yang paling aktif memantaunya selama satu dekade.”

Neutrino adalah partikel dasar yang belum diketahui apakah terdiri dari partikel-partikel lainnya, jauh lebih kecil dari elektron, nyaris tak bermassa dan tidak bermuatan listrik sehingga tidak berinteraksi dengan partikel lain.

Sinar gamma dari TXS 0506+056 yang dideteksi oleh Fermi ditampilkan sebagai lingkaran luas. Ukuran maksimum ditentukan oleh warna mereka, mulai dari putih (rendah) hingga magenta (tinggi), dan suara terkait yang menunjukkan energi setiap sinar. Urutan pertama menunjukkan emisi tipikal dari suar yang mengarah ke deteksi neutrino.
Kredit: NASA/DOE/Fermi LAT Collab., Matt Russo dan Andrew Santaguida/SYSTEM Sounds

Teleskop Antariksa Sinar Gamma Fermi NASA adalah sebuah kemitraan dalam bidang astrofisika dan partikel fisika, yang dikembangkan sebagai bentuk kerja sama antara Departemen Energi AS, dengan kontribusi penting dari mitra dan lembaga akademis di Perancis, Jerman, Italia, Jepang, Swedia dan Amerika Serikat. Program postdoctoral NASA dikelola oleh Universities Space Research Association di bawah kontrak dengan NASA.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Sean Potter

Sumber: NASA’s Fermi Traces Source of Cosmic Neutrino to Monster Black Hole

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa