Kredit gambar: ESO
Letupan sinar gamma adalah beberapa letupan terbesar di Alam Semesta; seseorang dapat menjana lebih banyak tenaga dalam beberapa saat daripada yang dihasilkan oleh Matahari dalam 10 bilion tahun. Ia dipercayai disebabkan oleh bintang super besar yang runtuh, yang disebut hypernova. Ahli astronomi dari Observatorium Selatan Eropah mengesan sekejap ledakan baru-baru ini dengan menggunakan teknik yang disebut polarimetri, yang memungkinkan mereka mengesan bentuk letupan. Sekiranya itu adalah letupan sfera, cahaya akan mempunyai polaritas secara rawak, tetapi mereka mendapati bahawa gas mengalir keluar dalam jet yang semakin melebar dari masa ke masa.
"Letupan sinar gamma (GRB)" adalah antara peristiwa paling dramatik yang diketahui dalam astrofizik. Kilatan pendek sinar gamma yang bertenaga ini, yang pertama kali dikesan oleh satelit ketenteraan pada akhir 1960-an, berlangsung kurang dari satu saat hingga beberapa minit.
GRB didapati berada pada jarak yang sangat besar (“kosmologi”). Tenaga yang dibebaskan dalam beberapa saat semasa kejadian seperti itu lebih besar daripada Matahari sepanjang hayatnya lebih dari 10,000 juta tahun. GRB memang merupakan peristiwa paling kuat sejak Big Bang yang dikenali di Alam Semesta, lih. ESO PR 08/99 dan ESO PR 20/00.
Selama bertahun-tahun kebelakangan ini bukti yang membuktikan bahawa GRB memberi isyarat keruntuhan bintang yang sangat besar, yang disebut hypernova. Ini akhirnya diperlihatkan beberapa bulan yang lalu ketika para astronom, menggunakan instrumen FORS pada Teleskop Sangat Besar ESO (VLT), mendokumentasikan secara terperinci perubahan spektrum sumber cahaya ("afterglow optik") dari GRB pecah sinar gamma 030329 (rujuk ESO PR 16/03). Hubungan konklusif dan langsung antara letupan sinar gamma kosmologi dan letupan bintang yang sangat besar diberikan pada kesempatan ini.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 ditemui pada 29 Mac 2003 oleh kapal angkasa Explorer Tenaga Tinggi Tenaga Tinggi NASA. Pemerhatian susulan dengan spektrograf UVES di teleskop VLT KUEYEN 8.2-m di Balai Cerap Paranal (Chile) menunjukkan ledakan mempunyai pergeseran merah 0.1685 [1]. Ini sesuai dengan jarak sekitar 2,650 juta tahun cahaya, menjadikan GRB 030329 GRB jangka panjang terdekat kedua yang pernah dikesan. Kedekatan GRB 030329 menghasilkan pelepasan afterglow yang sangat terang, yang memungkinkan pemerhatian susulan yang paling luas dari apa-apa afterglow sehingga kini.
Pasukan ahli astronomi [2] yang diketuai oleh Jochen Greiner dari Max-Planck-Institut fater extraterrestrische Physik (Jerman) memutuskan untuk memanfaatkan peluang unik ini untuk mengkaji sifat polarisasi selepas kejadian GRB 030329 ketika ia berkembang selepas letupan.
Hypernovae, sumber GRB, memang begitu jauh sehingga hanya dapat dilihat sebagai titik cahaya yang tidak dapat diselesaikan. Untuk menyiasat struktur ruang mereka, para astronom harus bergantung pada muslihat: polarimetri (lihat ESO PR 23/03).
Polarimetri berfungsi seperti berikut: cahaya terdiri dari gelombang elektromagnetik yang berayun ke arah tertentu (satah). Pantulan atau penyebaran cahaya menyokong orientasi medan elektrik dan magnet tertentu berbanding yang lain. Inilah sebabnya mengapa kacamata hitam polarisasi dapat menyaring cahaya matahari yang memantul dari kolam.
Radiasi dalam ledakan sinar gamma dihasilkan dalam medan magnet yang teratur, seperti yang disebut radiasi sinkrotron [3]. Sekiranya hipernova adalah simetri sfera, semua orientasi gelombang elektromagnetik akan hadir sama dan akan rata-rata keluar, sehingga tidak akan ada polarisasi bersih. Namun, jika gas tidak dikeluarkan secara simetris, tetapi ke dalam jet, polarisasi bersih sedikit akan dicantumkan pada cahaya. Polarisasi bersih ini akan berubah seiring dengan waktu kerana sudut pembukaan jet melebar seiring dengan waktu, dan kita melihat pecahan kon pelepasan yang berbeza.
Mempelajari sifat polarisasi selepas ledakan sinar gamma memungkinkan untuk memperoleh pengetahuan mengenai struktur spasial yang mendasari dan kekuatan dan orientasi medan magnet di kawasan di mana sinaran dihasilkan. "Dan melakukan ini dalam jangka waktu yang lama, setelah sekejap pudar dan berkembang, memberikan kita alat diagnostik yang unik untuk kajian pecah sinar gamma", kata Jochen Greiner.
Walaupun pengukuran tunggal sebelumnya mengenai polarisasi afterglow optik GRB ada, belum ada kajian terperinci mengenai evolusi polarisasi dengan masa. Ini memang merupakan tugas yang sangat menuntut, hanya mungkin dilakukan dengan instrumen yang sangat stabil pada teleskop terbesar… dan kesan cahaya optik yang mencukupi.
Sebaik sahaja GRB 030329 dikesan, pasukan astronomi berpaling ke instrumen FORS1 multi-mod yang kuat di teleskop VLT ANTU. Mereka memperoleh 31 pemerhatian polarimetrik dalam jangka masa 38 hari, yang memungkinkan mereka mengukur, untuk pertama kalinya, perubahan polarisasi sinar letusan sinar gamma optik dengan masa. Kumpulan data pemerhatian yang unik ini mendokumentasikan perubahan fizikal pada objek terpencil secara terperinci.
Data mereka menunjukkan adanya polarisasi pada tahap 0.3 hingga 2.5% sepanjang tempoh 38 hari dengan kebolehubahan kekuatan dan orientasi yang signifikan pada skala waktu hingga jam. Tingkah laku tertentu ini belum pernah diramalkan oleh teori-teori utama.
Malangnya, lekukan cahaya yang sangat rumit dari kenaikan GRB ini, dengan sendirinya tidak difahami, menghalang penggunaan langsung model polarisasi yang ada. "Ternyata memperoleh arah jet dan struktur medan magnet tidak semudah yang kita sangka pada asalnya", kata Olaf Reimer, anggota pasukan lain. "Tetapi perubahan pesat sifat polarisasi, bahkan selama fasa keluk cahaya susulan yang lancar, memberikan cabaran kepada teori afterglow".
"Mungkin", tambah Jochen Greiner, "tahap polarisasi keseluruhan rendah menunjukkan bahawa kekuatan medan magnet dalam arah selari dan tegak lurus tidak berbeza lebih dari 10%, sehingga menunjukkan medan yang sangat digabungkan dengan bahan bergerak. Ini berbeza dengan medan skala besar yang tersisa dari bintang yang meletup dan yang dianggap menghasilkan polarisasi tahap tinggi pada sinar gamma. "
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
