Urutan hidup bintang, diakhiri dengan pembentukan lubang hitam. Kredit gambar: Nicolle Rager Fuller / NSF Klik untuk membesarkan
Hanya beberapa ratus juta tahun selepas Big Bang, bintang besar menghabiskan bahan bakarnya, runtuh sebagai lubang hitam, dan meletup ketika sinar gamma meletup. Sinaran dari peristiwa bencana ini baru saja sampai ke Bumi, dan para astronom menggunakannya untuk melihat kembali momen-momen terawal di Alam Semesta. Letupan, bernama GRB 050904, diperhatikan oleh satelit Swift NASA pada 4 September 2005. Satu perkara yang tidak biasa mengenai letupan ini adalah bahawa ia berlangsung selama 500 saat - kebanyakannya berakhir dalam masa yang singkat.
Ia datang dari pinggir alam semesta yang kelihatan, letupan paling jauh yang pernah dikesan.
Dalam edisi Nature minggu ini, para saintis di Penn State University dan rakan-rakan A.S. dan Eropah mereka membincangkan bagaimana letupan ini, yang dikesan pada 4 September 2005, adalah hasil dari bintang besar yang runtuh ke dalam lubang hitam.
Letupan, yang disebut letupan sinar gamma, berasal dari era tidak lama setelah bintang dan galaksi pertama kali terbentuk, kira-kira 500 juta hingga 1 miliar tahun setelah Big Bang. Alam semesta sekarang berusia 13.7 miliar tahun, jadi ledakan September berfungsi sebagai penyelidikan untuk mengkaji keadaan alam semesta awal.
"Ini adalah bintang besar yang hidup pantas dan mati muda," kata David Burrows, saintis kanan dan profesor astronomi dan astrofizik di Penn State, pengarang bersama salah satu daripada tiga laporan mengenai letupan ini yang diterbitkan minggu ini di Nature. "Bintang ini mungkin sangat berbeza dengan jenis yang kita lihat hari ini, jenis yang hanya ada di alam semesta awal."
Letupan, yang diberi nama GRB 050904 setelah tarikhnya, dikesan oleh satelit Swift NASA, yang dikendalikan oleh Penn State. Swift memberikan koordinat pecah sehingga satelit lain dan teleskop darat dapat melihat ledakan. Letupan biasanya hanya berlangsung selama 10 saat, tetapi sentakan akan berlanjutan selama beberapa hari.
GRB 050904 berasal 13 miliar tahun cahaya dari Bumi, yang bermaksud ia berlaku 13 miliar tahun yang lalu, kerana cahaya memerlukan waktu yang lama untuk sampai ke kita. Para saintis telah mengesan hanya beberapa objek yang berjarak lebih dari 12 bilion tahun cahaya, jadi pecahnya sangat penting dalam memahami alam semesta di luar jangkauan teleskop terbesar.
"Kerana ledakannya lebih terang daripada satu miliar matahari, banyak teleskop dapat mempelajarinya bahkan dari jarak yang sangat jauh," kata Burrows, yang analisisnya memfokuskan terutama pada data Swift dari tiga teleskopnya, yang meliputi berbagai sinar-g, sinar-X. , dan panjang gelombang ultraviolet / optik, masing-masing. Burrows adalah saintis utama teleskop sinar-X Swift.
Pasukan Swift menemui beberapa ciri unik dalam GRB 050904. Letupan itu berlangsung lama sekitar 500 saat-dan hujung ekor pecah menunjukkan banyak suar. Ciri-ciri ini menunjukkan bahawa lubang hitam yang baru dibuat tidak terbentuk dengan serta-merta, seperti yang difikirkan oleh beberapa saintis, tetapi ia adalah peristiwa yang lebih panjang dan kacau.
Ledakan sinar gamma yang lebih dekat tidak terlalu banyak, menyiratkan bahawa lubang hitam paling awal mungkin telah terbentuk berbeza dengan yang di era moden, kata Burrows. Perbezaannya mungkin kerana bintang pertama lebih besar daripada bintang moden. Atau, ini mungkin hasil dari alam semesta awal ketika bintang-bintang pertama mula menukar hidrogen dan helium (diciptakan di Big Bang) menjadi unsur-unsur yang lebih berat.
GRB 050904, sebenarnya, menunjukkan petunjuk unsur-unsur lebih berat yang baru dicetak, menurut data dari teleskop darat. Penemuan ini adalah subjek artikel Alam kedua oleh kumpulan Jepun yang diketuai oleh Nobuyuki Kawai di Institut Teknologi Tokyo.
GRB 050904 juga memperlihatkan pelebaran waktu, hasil pengembangan luas alam semesta selama 13 miliar tahun yang memerlukan cahaya untuk sampai ke Bumi. Pelebaran ini mengakibatkan cahaya tampak lebih merah daripada ketika dipancarkan saat pecah, dan juga mengubah persepsi kita terhadap waktu dibandingkan dengan jam dalaman ledakan.
Faktor-faktor ini berfungsi untuk kepentingan saintis. Pasukan Penn State mengalihkan instrumen Swift ke arah ledakan kira-kira 2 minit selepas acara dimulakan. Namun, ledakan itu berkembang seolah-olah berada dalam gerakan perlahan dan hanya sekitar 23 saat meletup. Oleh itu para saintis dapat melihat ledakan pada peringkat awal.
Hanya satu objek lain - sebuah quasar - yang ditemui pada jarak yang lebih jauh. Namun, walaupun quasar adalah lubang hitam supermasif yang berisi jutaan bintang, letupan ini berasal dari satu bintang. Pengesanan GRB 050904 mengesahkan bahawa bintang besar bergaul dengan kuarsa tertua. Ini juga mengesahkan bahawa lebih banyak lagi letupan bintang yang jauh - mungkin dari bintang pertama, kata ahli teori - dapat dikaji melalui gabungan pemerhatian dengan Swift dan teleskop kelas dunia yang lain.
"Kami merancang Swift untuk mencari semburan samar yang datang dari pinggir alam semesta," kata Neil Gehrels dari Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, penyiasat utama Swift. "Sekarang kita dapat satu dan menarik. Buat pertama kalinya, kita dapat mengetahui tentang bintang-bintang individu dari awal waktu. Pasti ada banyak lagi di luar sana. "
Swift dilancarkan pada bulan November 2004 dan beroperasi sepenuhnya pada Januari 2005. Swift membawa tiga instrumen utama: Teleskop Burst Alert, Teleskop sinar-X, dan Teleskop Ultraviolet / Optik. Pengesan sinar gamma Swift, Teleskop Burst Alert, menyediakan lokasi awal yang cepat, dibina terutamanya oleh Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA di Greenbelt dan Makmal Nasional Los Alamos, dan dibina di GSFC. Teleskop X-Ray Swift dan Teleskop UV / Optik dikembangkan dan dibina oleh pasukan antarabangsa yang diketuai oleh Penn State dan banyak memanfaatkan pengalaman setiap institusi dengan misi angkasa lepas. Teleskop sinar-X dihasilkan dari kerjasama Penn State dengan University of Leicester di England dan Observatorium Astronomi Brera di Itali. Teleskop Ultraviolet / Optik dihasilkan daripada kerjasama Penn State dengan Makmal Sains Angkasa Mullard dari University College-London. Ketiga teleskop ini memberikan kemampuan Swift untuk melakukan pengamatan susulan yang hampir langsung terhadap sebagian besar ledakan sinar gamma kerana Swift dapat berputar dengan begitu cepat untuk menunjuk ke arah sumber sinaran sinar gamma.
Sumber Asal: Siaran Berita PSU
