Nebula kepiting (crab nebula) adalah salah satu sisa-sisa dari ledakan supernova yang terjadi ribuan tahun yang lalu. Hingga kini nebula kepiting terdeteksi masih memancarkan radiasi pada tingkat energi yang sangat tinggi. Nebula kepiting berada di gugusan bintang taurus dan berjarak sekitar 6500 tahun cahaya dari bumi. Baru-baru ini para astronom berhasil mendeteksi pancaran energi gamma pada tingkat tertinggi yang pernah diamati selama ini, mencapai 450 teraelectron volt (450 TeV).
Sebelumnya, belum pernah ada obyek yang terdeteksi memancarkan energi gamma lebih dari 100 TeV, dan rekor tertinggi energi gamma yang pernah terdeteksi dari suatu obyek adalah 75 TeV oleh teleskop HEGRA Cherenkov.
Para peneliti yang tergabung ASgamma, sebuah fasilitas yang merupakan kerjasama antara China dan Jepang yangtelah beoperasi sejak tahun 1990, berlokasi di dataran tinggi Tibet, pada ketinggian 4300 m diatas permukaan laut, berhasil mendeteksi pancaran energi tersebut untuk pertama kalinya. Pada tahun 2014, fasilitas ini dilengkapi dengan detektor muon water Cherenkov; dan sejak itu mereka berhasil mendeteksi 24 energi gamma dengan tingkat energi antara 100-450 TeV.
Sebagai perbandingan, matahari memancarkan kurang dari 1 milyar elektrovolt atau GeV.
“Penemuan ini adalah sebuah langkah maju dalam penelitian kami,” kata fisikawan Jing Huang dari Chinese Academy of Sciences. “Membuktikan bahwa tehnik pengamatan yang kami gunakan bekerja dengan baik, dan juga membuktikan bahwa pancaran energi gamma melebihi seratus TeV benar-benar ada.”
Para peneliti meyakini bahwa pancaran energi gamma yang sangat besar itu terbentuk dari interaksi antara elektro-elektron berenergi tinggi dan radiasi latar belakang gelombang mikrokosmis (cosmic microwave), radiasi yang merupakan hasil dari peristiwa ledakan besar (the Big Bang).
Nebula kepiting merupakan salah obyek paling popular di galaksi bima sakti, karena nebula ini adalah obyek pertama yang diketahui merupakan sisa dari ledakan supernova dan dijadikan obyek paling menarik untuk diamati dalam memahami sejarah ledakan supernova. Di tahun 1054 masehi, ledakan bintang ini, yang saat itu terlihat sangat terang dan bisa diamati pada siang hari, berhasil teramati dan tertulis pada catatan para astronom Cina pada saat itu.
Para astronom berhipotesa bahwa obyek nebula tersebut berlaku sebagai partikel akselerator yang sangat kuat, lebih kuat dari apapun yang pernah kita buat di bumi. Pancaran photon energi gamma yang kini berhasil terdeteksi membuktikan hipotesa tersebut.
Para Astronom juga meyakini, bahwa pulsar kepiting yang berputar dengan kecepatan yang sangat cepat, satu putaran disetiap 33 milidetik, menghasilkan angin bintang yang memberi energi pada partikel-partikel, termasuk elektron yang terakselerasi hingga mencapai petaelectronvolt (PeV)- setara dengan ribuan trilyun elektronvolt.
Menurut hasil penelitian, elektro-elektron ini juga berinteraksi dengan pancaran radiasi dari radiasi latar belakang mikro kosmis (cosmic microwave backround/CMB), radiasi sisa dari peristiwa ledakan besar. Kemudian, elektron PeV mengakselerasi photon CMB hingga mencapai TeV, dan melemparkannya ke penjuru semesta.
Sebuah akselerator partikel yang bisa menghasilkan energi hingga mencapai 1 TeV (akselerator partikel LHC mencapai 14 Tev) diseut dengan Tevatron. Dan secara tidak resmi akselerator yang bisa mencapai energi PeV disebut dengan “Pevatron”
Ketika pancaran sinar gamma sampai ke bumi dan bersentuhan dengan atmosfer bumi, terjadi peristiwa hujan partikel yang tidak berbahaya bagi bumi. Dan ketika partikel-partikel ini terdeteksi oleh detektor muon,para fisikawan kemudian menganalisanya dan bisa mengetahui jenis photon dan berapa besar energi yang dibawanya.
Dari 24 hasil deteksi, para peneliti menyimpulkan, bahwa nebula kepiting bisa jadi merupakan akselerator partikel alami yang paling kuat di galaksi bima sakti.
Hasil penelitian ini bisa menambah pemahaman kita akan partikel kosmis berenergi tinggi, dari mana asalnya dan mengapa partikel ini bisa memiliki energi yang sangat tinggi.
“Tujuan kami,” kata Huang, “adalah bisa mengidentifikasi lebih banyak PeVatron, yang belum pernah ditemukan, yang mungkin adalah penghasi sinar kosmis dengan energi tertinggi di galaksi kita.”
Hasil penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters.
