Sebuah neutrino berenergi tinggi telah terdeteksi di Antartika. Setelah dilacak, kemungkinannya berasal dari sebuah bintang yang terkoyak oleh lubang hitam supermasif berjarak 700 juta tahun cahaya dari Bumi. Penemuan ini, yang dilaporkan dalam jurnal Nature Astronomy, memberi penjelasan baru tentang asal-usul partikel berenergi tertinggi di alam semesta.
Neutrino adalah partikel subatom yang sangat mirip dengan elektron, tetapi tidak memiliki muatan listrik dan massanya sangat kecil, mungkin hampir nol. Merupakan salah satu partikel paling melimpah di alam semesta, milyaran dari partikel ini menghantam bumi dalam setiap detiknya. Karena memiliki sedikit interaksi dengan materi, neutrino menjadi sangat sulit untuk dideteksi. Di Bumi, neutrino dapat diproduksi dalam akselerator partikel seperti Large Hadron Collider.
Namun, neutrino yang terdeteksi oleh IceCube Neutrino Observatory di kutub selatan, 30 kali lebih kuat dibandingkan dengan yang dihasilkan akselerator partikel di bumi. Ini adalah partikel pertama yang dapat ditelusuri berasal dari suatu peristiwa yang dikenal sebagai Tidal Disruption Even (TDE).
Tidal Disruption Even adalah suatu fenomena astronomi yang terjadi ketika sebuah bintang mendekati sebuah lubang hitam supermasif, begitu dekat hingga terkoyak oleh gaya pasang surut lubang hitamnya. Peristiwa seperti itu memberikan bukti bahwa bencana kosmik yang sedikit dipahami ini, dapat menjadi suatu akselerator partikel alami yang sangat kuat. Menciptakan sinar kosmik berenergi sangat tinggi (Ultrahigh Energy Cosmic Rays/UHECR), energi partikel tertinggi di alam semesta.
“Asal usul neutrino kosmik berenergi tinggi tidak diketahui, terutama karena sangat sulit dijabarkan,” kata Sjoert van Velzen, salah satu penulis utama dari New York University pada saat penemuan. “Hasil ini akan menjadi kedua kalinya neutrino berenergi tinggi telah terlacak hingga ke asalnya.”
Penelitian sebelumnya menemukan beberapa bukti paling awal bagaimana lubang hitam menghancurkan sebuah bintang dalam TDE. Temuan ini dapat menentukan apakah TDE bisa menjadi penyebab sinar kosmik berenergi sangat tinggi dihasilkan.
Dalam makalah kedua yang juga diterbitkan di jurnal Nature Astronomy, tim merinci model teoritis untuk menjelaskan apa yang sedang terjadi. Berbagai material dari TDE cukup panas untuk menghasilkan sinar-X tetapi saat mengembang, cukup dingin untuk memblokir sinar-X tersebut. Pemblokiran ini sebenarnya menciptakan suatu akselerator partikel kosmik yang menghasilkan berbagai partikel. Dan salah satu di antaranya adalah neutrino berenergi tinggi seperti yang telah terdeteksi di Antartika.
Neutrino tersebut memulai perjalanannya sekitar 700 juta tahun yang lalu. Itulah waktu tempuh yang dibutuhkan partikel ini sampai ke Bumi, dari suatu galaksi tak bernama (dikatalogkan sebagai 2MASX J20570298 + 1412165) di konstelasi Delphinus (The Dolphin). Para ilmuwan memperkirakan bahwa lubang hitam yang sangat besar itu berukuran sebesar 30 juta matahari.
Secara khusus, pengukurannya menunjukkan suatu kebetulan dari neutrino berenergi tinggi dan cahaya yang dipancarkan setelah TDE. Analisis menunjukkan bahwa neutrino khusus ini hanya memiliki peluang satu dari 500, menjadi sesuatu yang murni kebetulan terhadap TDE.
Credit: DESY, Science Communication Lab”Ini menunjukkan peristiwa penghancuran bintang ini cukup kuat untuk mempercepat partikel berenergi tinggi,” jelas van Velzen.
“Kebetulan neutrino-TDE juga menjelaskan masalah yang sudah berlangsung puluhan tahun: asal-usul Sinar Kosmik Energi Sangat Tinggi,” kata Glennys Farrar dari NYU.
Neutrino mampu melewati tidak hanya dinding tetapi juga seluruh planet atau bintang, dan karenanya sering disebut sebagai partikel hantu. Jadi, menangkap satu neutrino berenergi tinggi merupakan sesuatu yang luar biasa dalam suatu pengamatan.
“Ini adalah neutrino pertama yang terkait dengan peristiwa gangguan pasang surut, dan ini memberi kami bukti berharga,” jelas penulis bersama Dr. Robert Stein dari Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) menjelaskan dalam sebuah pernyataan.
“Peristiwa gangguan pasang surut tidak dipahami dengan baik. Deteksi neutrino menunjukkan adanya pusat mesin yang kuat di dekat cakram akresi, memuntahkan partikel cepat. Dan analisis gabungan data dari radio, optik, dan teleskop ultraviolet memberi kita bukti tambahan bahwa TDE bertindak sebagai akselerator partikel raksasa.”
Akselerator kosmik memuntahkan berbagai jenis partikel, tetapi selain neutrino dan foton, partikel-partikel ini bermuatan listrik dan dengan demikian dibelokkan oleh medan magnet antargalaksi dalam perjalanannya. Hanya neutrino yang netral secara elektrik, dapat melakukan perjalanan pada garis lurus seperti cahaya dari suatu sumber menuju Bumi.
