Semburan sinar gamma paling terang menyinari galaksi kita tidak seperti sebelumnya

Sinar-X dari ledakan telah menyinari 20 awan debu di galaksi kita, memungkinkan jarak dan sifat debu ditentukan lebih akurat daripada sebelumnya. Tapi misterinya tetap ada. Puing-puing dari bintang yang meledak yang menghasilkan ledakan sinar gamma tampaknya telah menghilang tanpa jejak.

GRB 221009A pertama kali dilaporkan saat Observatorium Neil Gehrells Swift milik NASA Temukan sinar-X pada 9 Oktober 2022. Sumbernya tampaknya berada di galaksi Bima Sakti kita, tidak jauh dari pusat galaksi. Namun, ada lebih banyak data dari Swift dan Teleskop Luar Angkasa Fermi Gamma-Ray milik NASA Dia segera menyarankan bahwa dia terlalu jauh. Catatan dari Teleskop Sangat Besar di European Southern Observatory Kemudian dia menemukan ledakan itu ke galaksi yang jauh lebih jauh yang kebetulan berada di luar galaksi kita.

Berada sangat jauh, sekitar dua miliar tahun cahaya daripada beberapa puluh ribu, berarti GRB pasti sangat terang.

“Perbedaan antara semburan sinar gamma biasa dan ini hampir sama dengan perbedaan antara bola lampu di ruang keluarga Anda dan lampu sorot yang menyala di stadion olahraga,” kata Andrew Levan dari Radbound University di Belanda, yang menggunakan Teleskop Antariksa James Webb NASA/ESA/ESA, Canadian Aerospace dan Teleskop Antariksa Hubble NASA/ESA untuk memantau ledakan.

Secara statistik, sinar gamma terang seperti GRB 221009A diperkirakan hanya terjadi sekali dalam beberapa ribu tahun, dan mungkin merupakan ledakan sinar gamma paling terang sejak awal peradaban manusia. Jadi para astronom menjulukinya PERAHU – yang paling terang sepanjang masa.

“Ini adalah peristiwa yang sangat menarik perhatian. Kami sangat beruntung dapat menyaksikannya,” kata Alicia Rocco-Escurial, seorang peneliti di Badan Antariksa Eropa yang mempelajari GRB.

Perhitungan menunjukkan bahwa selama beberapa detik ledakan berlangsung, ledakan tersebut menyimpan sekitar gigawatt energi ke atmosfer bagian atas bumi. Ini adalah keluaran daya setara dari pembangkit listrik di darat. “Begitu banyak sinar gamma dan sinar-X yang dipancarkan sehingga membangkitkan ionosfer Bumi,” kata Erik Kuulkers, ilmuwan ESA Project for Integral, salah satu pesawat ruang angkasa yang menemukan GRB.

Sejumlah pesawat ruang angkasa ESA XMM-Newton, Solar Orbiter, BepiColombo, Gaia dan SOHO juga telah mendeteksi GRB atau pengaruhnya terhadap galaksi kita. Peristiwa itu sangat terang sehingga sisa radiasi, yang dikenal sebagai pijaran cahaya, masih terlihat dan akan berlangsung lama. “Kami akan melihat sisa-sisa peristiwa ini untuk tahun-tahun mendatang,” kata Volodymyr Savchenko dari Universitas Jenewa, Swiss, yang saat ini sedang melakukan analisis data terintegrasi.

Data dalam jumlah besar ini sekarang dikumpulkan dari instrumen yang sama sekali berbeda untuk memahami bagaimana ledakan asli terjadi, dan bagaimana radiasi berinteraksi dengan materi lain dalam perjalanannya melalui ruang angkasa.

Salah satu area yang telah mencapai hasil ilmiah adalah cara sinar-X menyinari awan debu di galaksi kita. Radiasi melewati ruang intergalaksi selama sekitar dua miliar tahun sebelum memasuki galaksi kita. Kemudian ia menemukan awan debu pertamanya sekitar 60.000 tahun yang lalu, dan yang terakhir sekitar 1.000 tahun yang lalu.

Setiap kali sinar-X bertemu dengan awan debu, ia menyebarkan sebagian radiasi, membentuk cincin konsentris yang tampak mengembang ke luar. XMM-Newton dari ESA mengamati episode ini selama beberapa hari setelah GRB. Awan yang lebih dekat menghasilkan cincin yang lebih besar hanya karena terlihat lebih besar melalui perspektif.

Andrea Tiengo, Scuola Universitaria Superiore IUSS Pavia, Italia, dan tim astronom menganalisis data untuk memperoleh jarak paling akurat untuk masing-masing awan debu ini. “Tampaknya awan pertama yang menabraknya berada di tepi galaksi kita, jauh dari tempat awan debu galaksi biasanya terlihat,” kata Andrea. Tim kemudian menyimpulkan sifat butiran debu di awan karena sinar-X tersebar sesuai ukuran, bentuk, dan komposisi debu.

Selama bertahun-tahun, para astronom telah mengusulkan sejumlah sifat berbeda dari butiran debu, sehingga Andrea dan rekan-rekannya dapat mengujinya dengan data sinar-X. Mereka menemukan bahwa satu model mereproduksi episode dengan sangat baik. Dalam model ini, butiran debu sebagian besar terdiri dari grafit, yang merupakan bentuk karbon kristal. Mereka juga menggunakan data mereka untuk merekonstruksi pancaran sinar-X dari GRB itu sendiri karena sinyal khusus ini tidak diamati secara langsung oleh instrumen apa pun.

Namun masih ada misteri objek mana yang meledak untuk menciptakan GRB. Andrew Levan dan rekan-rekannya menggunakan teleskop Webb dan Hubble untuk mencari jejak ledakan – dan tidak menemukannya. “Aneh,” katanya, “dan tidak sepenuhnya jelas apa artinya.”

Sebuah bintang bisa sangat masif sehingga, setelah ledakan awal, ia segera membentuk lubang hitam yang menelan materi yang membuat awan gas tersebut dikenal sebagai sisa supernova.

Oleh karena itu, masih banyak pekerjaan lanjutan yang harus dilakukan karena para astronom terus mencari sisa-sisa bintang yang meledak tersebut. Satu hal yang akan mereka cari adalah jejak-jejak elemen berat seperti emas, yang diduga dihasilkan dari ledakan besar tersebut.

Catatan untuk editor:
Pengamatan terbaru GRB 221009A, termasuk dari XMM-Newton, James Webb Space Telescope, dan Integral, dipresentasikan pada 28 Maret 2023 selama konferensi pers pada pertemuan ke-20 Divisi Astrofisika Energi Tinggi Masyarakat Astronomi Amerika ( AAS) di Hawaii, Amerika Serikat. Siaran langsung: https://www.youtube.com/c/AASPressOffice

“Kekuatan Cincin: Emisi Sinar-X Lembut GRB 221009A dari Halo Hamburan Debu” oleh Andrea Tiengo di al. , diterbitkan di Surat Jurnal Astrofisika: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acc1dc

“Spektrum JWST Pertama dari GRB Aurora Berikut: Tidak Ada Supernova Cerah dalam Pengamatan GRB Paling Cerah, GRB 221009A” oleh Andrew Levan et al. , diterbitkan di Surat Jurnal Astrofisika: https://iopscience.iop.org/collections/apjl-230323-172_Focus-on-the-Ultra-luminous-GRB-221009A