Mengukur Sinar Gamma Sistem Cygnus X-3

Tinuku

(KeSimpulan) Radiasi dari mikro suar (microquasar) ditemukan mendahului ledakan gelombang radio. Sekitar 30.000 tahun cahaya dari Bumi, gravitasi kecil memancar dari bintang pendamping, ledakan sinar-X ke ruang angkasa dan secara sporadis melempar keluar semburan gumpalan gelombang radio mendekati kecepatan cahaya.

Dikenal sebagai Cygnus X-3 (sebuah sistem bintang yang berubah-ubah dan dianggap lubang hitam kecil maupun bintang neutron yang mengorbit berpasangan) telah memberi pesona di kalangan komunitas astronomi selama lebih dari empat dekade.

Kini, dua tim peneliti telah membuat suatu definitif yang pertama dengan deteksi energi tinggi sinar gamma (jenis yang paling kuat dari radiasi elektromagnetik). Temuan ini dapat memberikan jendela baru tentang bagaimana bintang ini mempercepat partikel-partikel bermuatan energi yang sangat besar. Para peneliti melaporkan pada awal November pada Fermi Symposium 2009 di Washington, DC.

Mendeteksi sinar gamma dari Cygnus X-3 menjadi sebuah prestasi tersendiri (dimungkinkan oleh detektor sensitif pada dua observatorium pesawat ruang angkasa) yang telah didokumentasikan oleh para peneliti. Namun, kedua tim mencatat bahwa mereka bersemangat mengenai jarum jam yang tidak terduga pada pola emisi sinar gamma, yang tampaknya selalu terjadi selama energi tinggi sinar-X dan tepat sebelum dimulainya semburan radio yang kuat.

Sinar gamma, dihasilkan oleh percepatan partikel bermuatan ekstrem dalam sistem energi dapat memberi isyarat, "persiapan, penyimpanan energi bagi flare radio besar," kata Marco Tavani dari Italy’s Space Astrophysics and Cosmic Physics Institute dan University of Rome, Tor Vergata, yang memimpin salah satu dari dua studi. "Hanya satu hari setelah flare sinar gamma, boom! Hal ini membuat flare radio sangat besar," kata Tavani, yang menggambarkan sebuah pola dari hasil penangkapan tiga kali bersama sesama peneliti sejak April 2008.

Temuan sinar gamma baru diharapkan tidak hanya menjelaskan tentang bagaimana Cygnus X-3 mempercepat partikel energi yang sangat besar, tetapi juga bagaimana quasar jauh didukung oleh lubang hitam supermasif, bahkan jumlah pompa energi yang lebih besar ke ruang angkasa. "Microquasars seperti Cygnus X-3 adalah laboratorium yang ideal untuk mempelajari fenomena jet yang mendominasi adanya emisi paling bercahaya," kata Josh Grindlay, astronom sinar-X dari Harvard Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Mass. Karena emisi dari microquasars bervariasi berdasarkan skala waktu untuk hari dan minggu (bukan dekade seperti quasar emisi), sistem seperti Cygnus X-3.

Tavani menggunakan Italian Space Agency’s AGILE spacecraft untuk memantau emisi sinar gamma dari Cygnus X-3 selama dua tahun. Penelitian ini dijadwalkan akan dipublikasikan di jurnal Nature yang akan datang. Beberapa anggota tim lainnya menggunakan Fermi Gamma-ray Space Telescope untuk mengamati Cygnus X-3, menolak berkomentar karena dijadwalkan akan dipublikasikan di jurnal Science. Temuan tim Fermi "benar-benar konsisten" dan menunjukkan pola yang sama, kata Tavani.

Sinar gamma diamati secara cermat dalam bentuk energi suar di sekitar 100 juta elektron volt. Follow-up radio pengamatan oleh tim Tavani, bersama dengan perbandingan pengamatan sinar-X yang direkam oleh satelit Swift NASA mengungkapkan bahwa paparan flare jet radio terjadi selama penurunan energi tinggi sinar-X dari Cygnus X-3. "Ini adalah perubahan yang lengkap dari model-model sebelumnya," kata Tavani.

Bintang-bintang neutron dan lubang hitam (keduanya diduga berkekuatan microquasars) memiliki medan magnet yang kuat. Tavani membayangkan suatu mekanisme di mana medan magnet menyimpan sejumlah besar energi. Energi yang tersimpan ini mempercepat partikel bermuatan dan mendorong mereka untuk memancarkan sinar gamma. Kemudian gerbang magnetik terbuka dan mengeluarkan gumpalan radio yang didorong keluar dari sistem."Radio jet adalah manifestasi dari apa yang terjadi sebelum" sinar gamma.

Selain itu, resolusi tinggi pengamatan Fermi menunjukkan bahwa intensitas dari sinar gamma bervariasi pada siklus 4,8 jam, yang dikenal sejak bertahun-tahun pengamatan sinar-X untuk waktu yang diperlukan bagi anggota ultradense yang mengorbit pada sistem Cygnus X-3 sebagai mitra bintang. Tanda 4,8 jam menegaskan bahwa sinar gamma datang dari Cygnus X-3 bukan dari sumber lain di petak langit yang sama.

Jet radio dan sinar gamma suar, keduanya jarang terjadi dalam catatan Tavani untuk bisa menjelaskan mengapa pengamatan teleskop dari daerah Cygnus pada tahun 1980-an mengungkapkan energi sinar gamma dari 10 triliun eV, tapi tidak pernah dikonfirmasi. Kini kemungkinan teleskop ini mendeteksi sesuatu yang nyata terkait hubungan kuat, tetapi flare sekilas, kata Grindlay.

Studi oleh Tavani dan rekan-rekannya menjadi masuk akal "bahwa ada flare sinar gamma yang terkait dengan pemunculan radio emisi dan menunjukkan bahwa hal itu tampaknya terkait dengan proses-proses yang memberikan energi jet. Ini hasil yang menarik, tapi masih belum jelas secara rinci bagaimana gamma diproduksi? Namun bagaimanapun dapat memberikan kita cara lain untuk mempelajari energik binatang dan itu menarik," kata Tod Strohmayer dari NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Md.

Tinuku Store