Ledakan Gamma-Ray yang memecahkan rekor mengungkapkan petunjuk baru tentang jet kosmik
Tim ilmuwan internasional telah mengumumkan pengamatan inovatif GRB 221009A, Gamma Burst yang paling terang (GRB) yang pernah direkam. Diterbitkan hari ini di Surat Jurnal Astrofisikapengamatan ini memberikan bukti terkuat untuk adanya jet kompleks yang terstruktur dalam ledakan kosmik berumur panjang, yang dipertimbangkan di antara peristiwa paling kuat di alam semesta.
Studi ini, yang dipimpin oleh ahli Arnau Aguasca-Cabot, dari Institute of Cosmos Sciences of University of Barcelona (ICCUB) dan Institute of Space Studies of Catalonia (ICCUB-IEEC), termasuk partisipasi peneliti Pol Bordas, Marc Ribó dan Josep Maria Paredes (ICCUB-IIEEC), di antara lainnya.
Para penulis adalah bagian dari kolaborasi CTAO LST, sebuah proyek ilmiah global yang didedikasikan untuk memajukan astronomi sinar gamma yang sangat tinggi. Proyek ini menyatukan para ahli dari lebih dari 11 negara untuk merancang, membangun, dan mengoperasikan teleskop berukuran besar (LST) dari Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), fasilitas generasi berikutnya untuk mengeksplorasi fenomena paling ekstrem di alam semesta.
GRB 221009A, yang dikenal sebagai Boat (untuk yang paling terang sepanjang masa), pertama kali terdeteksi pada 9 Oktober 2022 oleh observatorium ruang angkasa seperti NASA's Fermi dan Swift Satellites. Ledakan itu sangat intens sehingga jenuh detektor dan memicu pengamatan tindak lanjut di seluruh dunia.
Teleskop LST-1, yang terletak di bagian utara CTAO di pulau La Palma, mulai mengamati peristiwa tersebut hanya 1,33 hari setelah ledakan awal. Ini membuat pengamatan berbasis darat ini menjadi pengamatan gamma-ray yang sangat tinggi dari peristiwa ini ditangkap dengan teleskop pencitraan Cherenkov atmosfer.
Instrumen -instrumen ini mendeteksi sinar gamma secara tidak langsung dan menangkap kilatan cahaya singkat yang terjadi ketika sinar ini berinteraksi dengan atmosfer bumi. Terlepas dari kondisi yang sulit karena cahaya bulan, tim dapat merekam kelebihan acara gamma-ray dari GRB 221009A, menjadikannya penemuan yang langka dan berharga dalam rentang energi ini.
Jendela baru ke dalam fisika jet kosmik
Apa yang membuat penemuan ini sangat menarik adalah kontribusinya pada pemahaman GRB, bagaimana mereka bekerja dan bagaimana mereka memancarkan sejumlah besar energi yang sangat besar. Data LST-1 mendukung teori bahwa GRB 221009A ditenagai oleh jet terstruktur, inti yang sempit dan ultrafast yang dikelilingi oleh selubung yang lebih lambat dan lebih luas. Ini kontras dengan model jet top-hat yang lebih sederhana yang biasanya digunakan untuk menggambarkan GRB.
“GRB 221009A memberikan bukti kuat untuk jet terstruktur di Long GRB”, pakar catatan Arnau Aguasca-Cabot (ICCUB-IEEC). “Deteksi memiliki implikasi yang signifikan untuk model jet teoritis”.
Pengamatan LST-1 juga membantu membedakan antara model teoritis yang bersaing. Beberapa memperkirakan emisi sinar gamma yang sangat berenergi tinggi, jauh melebihi apa yang diamati. Data baru mengesampingkan model -model ini, mempersempit bidang studi dan membimbing studi di masa depan.
“Peristiwa unik seperti GRB ini, yang menentang model teoretis, dapat mengungkapkan petunjuk tentang sifat tidak diketahui dari mesin sentral yang menggerakkan jet kosmik ini”, kata Pol Bordas, peneliti ICCUB-IEEC dan rekan penulis penelitian.
Tonggak sejarah untuk astrofisika CTAO dan berenergi tinggi
Kampanye ini menandai tindak lanjut GRB terpanjang yang pernah dilakukan oleh LST-1, berlangsung lebih dari 20 hari. Ini juga menunjukkan kemampuan teleskop untuk beroperasi dalam kondisi cahaya bulan, langkah penting untuk meningkatkan respons observatorium terhadap peristiwa kosmik sementara.
“Kami melakukan analisis pertama dalam kondisi sinar bulan, sehingga menetapkan preseden utama untuk pemantauan cepat peristiwa sementara ketika pengumpulan data waktu nyata sangat penting”, kata Mònica Seglar, peneliti di Institute of High Energy Physics (IFAE) dan koordinator penelitian.
Hasil ini menyoroti kekuatan teleskop generasi baru CTAO untuk mengeksplorasi alam semesta berenergi tinggi, karena penelitian tentang cara kerja ledakan kosmik memasuki era baru penelitian dalam detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Ketika CTAO terus berkembang – dengan lebih banyak teleskop yang beroperasi di kedua belahan – ilmuwan mengantisipasi pengamatan GRB yang lebih cepat dan lebih sensitif dan fenomena ekstrem lainnya.
Tentang LST
Teleskop berukuran besar (LSTS) adalah salah satu dari tiga jenis teleskop yang akan digunakan CTAO untuk menutupi rentang energi luas dari 20 GeV hingga 300 TEV. Ketika sinar gamma berinteraksi dengan atmosfer Bumi, mereka menghasilkan kaskade partikel yang menghasilkan cahaya Cherenkov. Karena sinar gamma berenergi lebih rendah hanya menciptakan sejumlah kecil lampu Cherenkov, teleskop dengan area pengumpulan besar diperlukan untuk mendeteksinya. LST, dengan piring berdiameter 23 meter, akan memberikan sensitivitas unik CTAO dalam kisaran energi rendah antara 20 dan 150 GeV.
Meskipun tinggi 45 meter dan beratnya 100 ton, setiap LST dapat memposisikan ulang ke titik di langit dalam waktu 20 detik. Baik reposisi yang cepat ini dan ambang batas energi rendah dari LST sangat penting untuk studi CTAO tentang transien galaksi, inti galaksi aktif-redshift tinggi, dan semburan sinar gamma.
Kolaborasi CTAO LST, yang bertanggung jawab untuk merancang dan membangun teleskop ini, membuat kemajuan cepat di situs CTAO-North di La Palma, Spanyol. Pada tahun 2018, prototipe LST, LST-1, diresmikan dan telah di bawah komisi sejak saat itu. Saat ini, tiga LST tambahan sedang dibangun dan diharapkan selesai pada musim semi 2026.
Tentang ctao
CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory; www.ctao.org) akan menjadi observatorium terbesar dan paling kuat di dunia untuk astronomi sinar gamma. Akurasi CTAO yang tak tertandingi dan rentang energi luas (20 GeV-300 TEV) akan membantu untuk mengatasi beberapa pertanyaan yang paling membingungkan dalam astrofisika, termasuk dalam tiga tema utama: memahami asal dan peran partikel kosmik relativistik; menyelidiki lingkungan yang ekstrem, seperti lubang hitam atau bintang neutron; dan menjelajahi perbatasan dalam fisika, mencari materi gelap atau penyimpangan dari teori relativitas Einstein.
Selain itu, CTAO akan memainkan peran kunci dalam bidang multi-gelombang dan multi-messenger dalam beberapa dekade mendatang berkat peningkatan kinerjanya, yang akan memungkinkannya untuk memberikan informasi sinar gamma mendasar dalam pencarian untuk menyelidiki skenario paling ekstrem.
Untuk menutupi rentang energi yang luas, CTAO akan menggunakan tiga jenis teleskop: teleskop berukuran besar (LST), teleskop berukuran sedang (MST) dan teleskop berukuran kecil (SST). More than 60 telescopes will be distributed between two telescope array sites: CTAO-North in the Northern Hemisphere at the Canary Islands Institute of Astrophysics' Roque de los Muchachos Observatory on La Palma (Spain), and CTAO-South in the Southern Hemisphere at the European Southern Observatory's Paranal Observatory in the Atacama Desert (Chile).
Markas CTAO diselenggarakan oleh Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Bologna (Italia), dan Pusat Manajemen Data (SDMC) diselenggarakan oleh Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy di Zeuthen.
CTAO adalah proyek data besar. Observatorium akan menghasilkan ratusan petabyte (PB) data dalam setahun (~ 12 Pb setelah kompresi). Berdasarkan komitmennya terhadap sains terbuka, CTAO akan menjadi observatorium sinar gamma pertama dari jenisnya untuk beroperasi sebagai observatorium terbuka yang digerakkan oleh proposal yang menyediakan akses publik ke data sains dan produk perangkat lunak tingkat tinggi.
Pada Januari 2025, CTAO didirikan sebagai Konsorsium Infrastruktur Penelitian Eropa (ERIC) oleh Komisi Eropa. Anggota pendiri Ctao Eric adalah Austria, Republik Ceko, Observatorium Selatan Eropa (ESO), Prancis, Jerman, Italia, Polandia, Slovenia, dan Spanyol. Selain itu, Jepang adalah mitra strategis, dan aksesi Swiss dan Kroasia saat anggota pendiri sedang diproses.
CTAO Eric, yang biasa disebut sebagai organisasi pusat CTAO, bertanggung jawab atas konstruksi dan operasi observatorium. Kelompok ini bekerja dalam kerja sama erat dengan mitra dari seluruh dunia menuju pengembangan observatorium. Mitra utama termasuk kolaborasi kontribusi dalam bentuk barang yang mengembangkan perangkat keras dan perangkat lunak penting, selain Konsorsium CTAO, sekelompok peneliti internasional yang bekerja dalam eksploitasi ilmiah observatorium.
Artikel referensi:
Abe, K., dkk. «GRB 221009A: Pengamatan dengan LST-1 dari CTAO dan implikasi untuk jet terstruktur dalam semburan sinar gamma panjang». Surat Jurnal AstrofisikaJuli 2025. DOI: 10.3847/2041-8213/ADE4CF.
