Para ilmuwan SLAC National Accelerator Laboratory menemukan bagaimana semburan plasma lubang hitam bisa teramati sebagai partikel energi tinggi di alam semesta.
Garis-garis medan magnet kusut seperti spaghetti dalam mangkuk sepertinya merupakan jawaban pengendali di balik akselerator terkuat di alam semesta. Hasil ini diperoleh dari simulasi partikel yang dipancarkan oleh galaksi jauh yang aktif.
Di inti galaksi-galaksi aktif ini, ada lubang hitam supermasif yang melepaskan semburan plasma panas berkecepatan tinggi. Semburan ini sangat kuat dan bisa mencapai jutaan tahun cahaya jaraknya. Proses inilah yang diduga sebagai sumber sinar kosmis berenergi tinggi yang puluhan juta kali lebih kuat dibanding akseleraor partikel buatan manusia.
Mekanismenya seperti apa masih belum diketahui. Akan tetapi, para astronom mencoba mengajukan mekanisme lain yang bisa menjelaskan cara kerja akselerator raksasa di alam semesta tersebut.
Simulasi Semburan Kosmis
Proses penuh kekerasan yang bisa meningkatkan energi partikel kosmis di alam semesta memang selalu memesona. Dan para ilmuwan selalu ingin tau ada apa di balik proses itu. Contohnya, mereka mengumpulkan bukti terkait bagaimana gelombang kejut dari ledakan bintang bisa mempercepat gerak partikel dan mengirimnya ke seluruh alam semesta.
Para ilmuwan juga menemukan bahwa pendorong bagi semburan plasma kosmis adalah energi magnetik yang dilepaskan saat garis-garis medan magnet di dalam plasma terpecah dan tersambung kembali dengan cara berbeda. Proses ini dikenal sebagai rekoneksi magnetik.
Penelitian terbaru ternyata memperlihatkan mekanisme berbeda terkait gangguan medan magnet heliks yang dihasilkan lubang hitam supermasif di pusat galaksi aktif.
Medan magnet heliks di pusat galaksi aktif ini memang dikenal tidak stabil. Akan tetapi, apa penyebab gangguan dan bagaimana partikel memeroleh energi yang luar biasa besar saat smeburan masih menjadi misteri.
Untuk mengetahui jawabannya, para ilmuwan melakukan simulasi gerak sampai 550 miliar partikel. Sebuah miniatur dari semburan kosmis. Hasilnya kemudian dibandingkan dengan hasil pengamatan.
Hasil simulasi memperlihatkan, ketika medan magnet heliks mengalami gangguan yang sangat kuat, garis medan magnet menjadi sangat kusut dan medan listrik yang besar diproduksi di dalam semburan.
Susunan medan listrik dan medan magnet dapat secara efisien mempercepat elektron dan proton ke tingkat energi yang ekstrim. Ketika elektron energi tinggi memancarkan energinya dalam sinar X dan sinar gamma, proton justru lepas dari semburan dan mencapai atmosfer Bumi sebagai radiasi kosmik. Langkah selanjutnya adalah mencocokkan teori ini dengan hasil pengamatan.
Sumber: SLAC National Accelerator Laboratory
