Lubang hitam mungkin menjelaskan misteri sinar kosmik selama 60 tahun
Para ilmuwan di Universitas Norwegia untuk Ilmu Pengetahuan dan Teknologi mengusulkan bahwa angin dari lubang hitam supermasif dapat mempercepat sinar kosmik energi ultra-tinggi, menyelesaikan teka-teki yang berasal dari tahun 1962. Partikel-partikel ini, sebagian besar inti atom, mencapai energi hingga 10^20 elektron volt. Hipotesis ini menunjukkan bahwa angin-angin ini, yang bergerak pada setengah kecepatan cahaya, melemparkan partikel melintasi kosmos.
Sinar kosmik energi ultra-tinggi telah membingungkan fisikawan sejak terdeteksi pada tahun 1962. Tidak seperti sinar kosmik tipikal, yang merupakan inti atom yang dipercepat di lingkungan ekstrem seperti supernova atau bintang neutron, partikel langka ini membawa energi jauh lebih besar, dengan sumber yang tidak diketahui hingga kini.
Sebuah tim dari Universitas Norwegia untuk Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (NTNU) menawarkan penjelasan baru dalam studi yang diterbitkan di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Penulis utama Domenik Ehlert, seorang peneliti PhD di Departemen Fisika NTNU, bersama dengan profesor associate Foteini Oikonomou dan sesama peneliti pasca-doktor Enrico Peretti dari Université Paris Cité, berfokus pada fisika astropartikel.
"Kami menduga bahwa radiasi energi tinggi ini diciptakan oleh angin dari lubang hitam supermasif," kata Oikonomou.
Lubang hitam supermasif aktif, tidak seperti Sagittarius A* yang tidak aktif di pusat Bima Sakti, mengonsumsi materi setara dengan beberapa Matahari per tahun. Sebagian dari materi ini membentuk aliran keluar hingga setengah kecepatan cahaya, yang diketahui selama sekitar satu dekade memengaruhi pembentukan galaksi dengan menyebarkan gas dan menghentikan kelahiran bintang.
"Sebagian kecil dari materi dapat didorong oleh kekuatan lubang hitam sebelum ditarik masuk. Akibatnya, sekitar setengah dari lubang hitam supermasif ini menciptakan angin yang bergerak melalui alam semesta hingga setengah kecepatan cahaya," jelas Peretti.
Para peneliti mengusulkan bahwa angin ini mempercepat proton atau inti atom hingga 10^20 elektron volt—kurang lebih energi dari bola tenis yang disajikan oleh Serena Williams pada kecepatan 200 km/jam, atau miliaran kali energi partikel di Large Hadron Collider.
"Mungkin angin kuat ini mempercepat partikel yang menciptakan radiasi energi ultra-tinggi," kata Ehlert.
Meskipun ide-ide sebelumnya menunjuk pada ledakan sinar gamma, galaksi ledakan bintang, atau aliran plasma, tidak ada yang memberikan bukti konklusif. Model NTNU selaras dengan komposisi kimia partikel dalam rentang energi tertentu dan dapat diuji melalui eksperimen neutrino.
"Jawaban kami lebih merupakan 'mungkin' yang hati-hati," catat Oikonomou. "Kami menemukan bahwa kondisi terkait angin ini selaras sangat baik dengan percepatan partikel. Tapi kami masih belum bisa membuktikan bahwa itu spesifik angin ini."
Sinar-sinar ini tidak menimbulkan ancaman di Bumi karena kehancuran atmosfer, tetapi menyoroti risiko radiasi untuk perjalanan luar angkasa, meskipun radiasi matahari energi rendah adalah kekhawatiran utama bagi astronot.