Fisikawan NJIT Menguak Mekanisme Penghasilan Sinar Gamma dalam Jilatan Matahari Dahsyat

Para fisikawan matahari dari Pusat Penelitian Matahari dan Bumi di New Jersey Institute of Technology (NJIT-CSTR) telah mencapai terobosan signifikan dalam memahami fenomena paling intens di Matahari. Mereka berhasil mengidentifikasi secara definitif sumber radiasi sinar gamma berkekuatan tinggi yang dilepaskan selama peristiwa suar matahari (solar flare) yang sangat kuat. Penemuan krusial ini, yang dipublikasikan dalam jurnal bergengsi Nature Astronomy, berhasil memecahkan teka-teki ilmiah yang telah lama membingungkan terkait sinyal radiasi anomali yang teramati selama kejadian-kejadian tersebut.

Fokus utama penelitian ini adalah analisis suar matahari berkekuatan X8.2 yang terjadi pada tanggal 10 September 2017. Melalui analisis data yang mendalam, para ilmuwan berhasil melokalisasi sebuah konsentrasi di korona Matahari, yang dikenal sebagai Area Kepentingan 3 (ROI 3). Konsentrasi ini menampung triliunan partikel dengan energi yang mencapai jutaan elektron volt (MeV). Partikel-partikel super cepat ini bergerak mendekati kecepatan cahaya, membawa energi yang ratusan hingga ribuan kali lipat lebih besar daripada energi partikel yang biasanya terlepas saat suar matahari terjadi.

Mekanisme utama yang menghasilkan radiasi sinar gamma, seperti yang ditetapkan oleh para peneliti, adalah fenomena yang dikenal sebagai hamburan radiasi pengereman atau bremsstrahlung. Proses ini terjadi ketika elektron berenergi sangat tinggi bertabrakan dengan materi di atmosfer Matahari, melepaskan energi dalam bentuk sinar gamma. Ini adalah kunci untuk menjelaskan intensitas radiasi yang teramati.

Penelitian ini melibatkan kolaborasi para pakar terkemuka, termasuk Profesor Fisika dan penulis utama, Gregory Fleishman, serta Direktur EOVSA, Bin Chen, yang turut menjadi salah satu penulis. Untuk mencapai tingkat detail hasil yang luar biasa ini, diperlukan sinergi data dari dua instrumen penting. Data diperoleh dari Teleskop Sinar Gamma Fermi milik NASA yang merekam dinamika waktu radiasi sinar gamma, dan dari instrumen berbasis darat milik NJIT, yaitu Extended Owens Valley Solar Array (EOVSA), yang menyediakan citra gelombang mikro yang sensitif terhadap elektron yang dipercepat.

Penemuan ini memberikan validasi kuat terhadap teori-teori yang ada mengenai kemampuan Matahari untuk mengakselerasi partikel bermuatan hingga mencapai energi ekstrem. Akselerasi ini terjadi melalui pelepasan energi magnetik yang terakumulasi. Menurut Gregory Fleishman, pencapaian ilmiah ini diharapkan dapat meningkatkan secara substansial model yang ada mengenai aktivitas Matahari, yang pada gilirannya akan meningkatkan akurasi prediksi cuaca antariksa. Pentingnya peningkatan prediksi ini semakin menyoroti dirinya sendiri menyusul peristiwa terkini, seperti badai geomagnetik hebat pada Mei 2024 yang terkait dengan wilayah aktif NOAA 13664.

Langkah kritis berikutnya yang harus dihadapi para peneliti adalah membedakan secara pasti antara populasi elektron dan positron dalam kelompok partikel ekstrem tersebut. Untuk mengatasi tantangan ini, EOVSA sedang dalam proses peningkatan menuju konfigurasi EOVSA-15, yang dijadwalkan selesai pada tahun 2026. Fungsionalitas baru ini akan memungkinkan pengukuran polarisasi radiasi gelombang mikro, yang diharapkan memberikan jawaban definitif mengenai sifat sejati partikel berenergi tinggi tersebut. Meskipun terdapat batasan pengamatan berkelanjutan akibat rotasi Matahari selama 28 hari, kendala ini sebagian dapat diatasi pada tahun 2024 berkat data yang dikumpulkan oleh wahana antariksa Solar Orbiter milik ESA saat memantau NOAA 13664.