Mikrokuasar Teridentifikasi sebagai Akselerator Utama Sinar Kosmik Paling Energetik di Bima Sakti

Para ilmuwan yang mengoperasikan Observatorium Udara Berlantai Tinggi (LHAASO) telah menyajikan bukti kuat yang mengindikasikan bahwa mikrokuasar berfungsi sebagai akselerator dominan bagi sinar kosmik paling energetik di dalam Galaksi Bima Sakti. Temuan ini memberikan jawaban langsung terhadap pertanyaan mendasar mengenai asal-usul partikel berenergi tinggi ini, sebuah misteri yang telah berlangsung selama hampir tujuh dekade dalam astrofisika.

Mikrokuasar, yang didefinisikan sebagai sistem biner di mana lubang hitam secara aktif mengakresi materi dari bintang pendamping, menghasilkan jet relativistik kuat yang mampu mempercepat partikel hingga kecepatan ekstrem. Penelitian yang melibatkan konsorsium internasional, termasuk Institut Fisika Energi Tinggi dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAS) dan Universitas Nanjing, merinci temuan ini dalam publikasi seperti National Science Review dan Science Bulletin. Cao Zhen, seorang Akademisi CAS dan investigator utama untuk LHAASO, menyatakan bahwa studi ini tidak hanya menjelaskan mekanisme utama di balik asal usul sinar kosmik tetapi juga meningkatkan pemahaman tentang proses fisika ekstrem dalam sistem lubang hitam.

Kampanye pengamatan memanfaatkan susunan detektor hibrida canggih LHAASO, yang berlokasi di ketinggian 4.410 meter di atas permukaan laut di Gunung Haizi, Kabupaten Daocheng, Provinsi Sichuan, Tiongkok. Kemampuan ganda fasilitas ini memungkinkan para peneliti untuk secara simultan mendeteksi sinar gamma berenergi ultra-tinggi dari sumber jauh dan melakukan pengukuran presisi partikel sinar kosmik di dekat tata surya. Data kunci yang mendukung kesimpulan ini mencakup deteksi foton dengan energi melebihi 1 PeV yang berasal dari wilayah pembentukan bintang Cygnus, dengan energi maksimum tercatat mencapai 2,5 PeV. Selain itu, analisis mikrokuasar SS 433 menunjukkan proton yang dipercepatnya melampaui 1 PeV, dengan keluaran daya yang diperkirakan setara dengan energi yang dilepaskan oleh empat triliun bom hidrogen kuat per detik.

Bukti baru ini secara fundamental menantang paradigma astrofisika tradisional yang mengaitkan produksi sinar kosmik galaksi terutama dengan sisa supernova, karena model teoretis menunjukkan sisa supernova tidak memiliki kapasitas untuk mencapai energi yang terkait dengan "lutut" (knee) spektrum sinar kosmik—penurunan fluks tajam yang diamati di atas sekitar 3 PeV. Data LHAASO mengungkapkan struktur energi yang kompleks dengan "komponen energi tinggi" yang baru, menunjukkan bahwa Bima Sakti menampung beberapa populasi akselerator sinar kosmik. Kombinasi temuan LHAASO dengan data dari eksperimen ruang angkasa AMS-02 dan DAMPE membantu para peneliti mengidentifikasi berbagai sumber akselerasi, di mana mikrokuasar melampaui sisa supernova dalam batas akselerasi.

Fasilitas LHAASO, yang secara resmi disetujui pada 31 Desember 2015 dan memulai operasi pada April 2019, mencakup area sekitar 145 hektar dan menggunakan 5.195 detektor elektromagnetik, 1.171 detektor muon, dan Susunan Detektor Cherenkov Air (WCDA). Penemuan yang mengidentifikasi sekitar selusin sumber mikrokuasar di Galaksi ini memberikan target nyata untuk penyelidikan di masa depan menggunakan eksperimen sinar gamma dan neutrino canggih, menetapkan arah baru untuk astrofisika energi tinggi.