Surat Penggemar bagi Wantariksa
WANTARIKSA FAVORITKU? FERMI GAMMA RAY SPACE TELESCOPE, YANG TANGKAPAN KOSMOSNYA BERBEDA DENGAN YANG MATA KITA LIHAT.
Teleskop Antariksa sinar Gamma Fermi melihat antariksa berbeda dengan mata kita.
PPADA MUSIM PANAS di masa kecilku, aku menghabiskan waktu di bagian utara New York di rumah tepi danau kakekku, jauh dari polusi cahaya kota besar. Di malam hari, aku akan menarik selimut dari tempat tidurku ke dok perahu. Berbaring di sana, aku akan menatap langit penuh bintang. Aku tak memiliki kata-kata untuk mengungkapkan yang aku rasakan: daya tarik kosmos, indah dan menakjubkan. Maju cepat lebih dari sedekade ke musim panas , saat aku pertama kali belajar astronomi. Aku dahulu magang musim panas di University of Chicago, institusi pelopor ilmu fisika. Di antara mereka adalah Enrico Fermi, yang menghabiskan tahun-tahun terakhir hidupnya dan kariernya di sana.
Di Uchicago, aku memperbaiki desain peralatan untuk mendeteksi sinar kosmis, proton berenergi tinggi dan inti lain yang memborbardir kita dari angkasa. Aku mempelajari sinar gamma—bentuk terenergik dari cahaya. Aku kecanduan. Enam tahun
kemudian, hanya seperti itulah observatorium diluncurkan dari Florida di atas roket Delta II. Dinamakan untuk Fermi, itu menjadi wahana antariksa favoritku.
Fermi Gamma-ray Space Telescope telah menunjukkanku alam semesta yang tidak pernah aku impikan, brilian, alam yang bergembira dengan keindahan dan gerakan. Penglihatan kosmos Fermi sangat berbeda dari apa yang mataku tangkap.
Setiap bit sinar gamma yang Fermi tangkap menyimpan ribuan hingga miliaran kali lebih banyak energi dari cahaya yang dapat dilihat mata manusia. Sinar gamma itu berisi rahasia dari benda paling luar biasa di alam semesta: materi spiral yang memberi makan lubang hitam dan sisa masif, ledakan bintang.
Ilmuwan mengirim Fermi ke antariksa dengan dua instrumen penangkap sinar gamma ini. Target mereka untuk misi ini lima tahun; tujuan optimis mereka, satu dekade. Pada bulan ini, Fermi telah menghabiskan tahun mengungkap ledakan dan tabrakan angkasa.
SALAH SATU PENEMUAN Fermi yang kebetulan, terjadi dalam tahun pertamanya di atas. Teleskop ini memata-matai dua gelembung besar sinar gamma, bola-bola berisi partikel yang telah ditiupkan Bima Sakti kita dari pusatnya untuk berjuta-juta tahun. Struktur masif, masing-masing memanjang setinggi . tahun cahaya, mungkin menceritakan kisah dari beberapa aktivitas bencana besar zaman dahulu. Namun penyebab spesifiknya masih menjadi misteri.
Penemuan Fermi yang lain menjawab pertanyaan yang berusia seabad tentang sumber sinar kosmis. Pada agustus , di balon udara lebih dari lima kilometer di atas tanah, fisikawan Victor Hess menjadi orang pertama yang mendeteksi partikel sinar kosmis. Namun setelah beberapa dasawarsa kerja keras, tidak juga Hess ataupun lainnya dapat memastikan penyebab sinar kosmis.
Kejadian saat memuntahkan sinar kosmis juga membuat sinar gamma yang berbeda. Mata Fermi langsung mengajak kita kembali ke lokasi bekas ledakan bintang dan penyebab sinar kosmis. Deteksi ini mengonfirmasi dugaan bahwa ledakan bintang ini dan lingkungan mereka yang bergejolak, dapat mempercepat proton dan inti atom lainnya—membuat sinar kosmis.
Cahaya yang dilihat Fermi sangat energik sehingga optik tradisional tidak dapat digunakan. Observatorium ini tidak menggunakan cermin pantul atau lensa pembias yang membelokkan dan fokus radiasi yang datang. Malahan ini adalah detektor partikel yang mengorbit Bumi: instrumen utamanya adalah tungsten-silikon berlapis-lapis ukurannya, sebesar gudang di taman.
Large Area Telescope (LAT), instrumen andalan Fermi, melihat sekitar seperlima langit malam dalam satu waktu dan menunjukkan lokasi sumber sinar gamma ke suatu daerah sebesar butiran pasir di tangan. Dengan itu, Fermi telah memetakan ribuan objek yang memancarkan sinar gamma, dari
lingkungan ekstrem di sekitar lubang hitam hingga ledakan kematian bintang.
Ketika sinar gamma melewati lapisan tungsten LAT, material memaksa beberapa sinar gamma terbagi menjadi elektron dan pasangan antimaterinya, positron. Lapisan bolak-balik dari silikon melacak muatan anak partikel itu ketika mereka lewat; di basis LAT, komponen ketiga menyerap partikel ini dan mengukur energi mereka. Dalam hitungan detik, komputer Fermi memasukkan semua informasi bersama untuk merekonstruksi energi sinar gamma dan arahnya—yang memberitahukan kita dari mana asal cahaya itu.
Sementara itu, instrumen lain Fermi, ¥ detektor partikel yang lebih kecil bekerja serempak, mengindra seluruh angkasa (kecuali di tempat Bumi menghalangi pandangan) untuk berburu kedipan jauh yang disebut semburan sinar gamma. Jika dua atau lebih detektor di instrumen ini—gamma-ray Burst Monitor (Gbm)—merasakan sesuatu seperti lonjakan dari sinar gamma, sistem komputer Fermi dapat memberi sinyal ke astronom di Bumi untuk semburan sinar gamma.
Kemampuan melihat seluruh angkasa ini yang membuat Fermi sangat dibutuhkan. Fermi dibuat untuk menjelajahi angkasa tanpa istirahat, untuk menyaksikan kematian bintang dan gelombang kejut masif yang memberi energi pada partikel alam semesta. Dan visibilitas yang sangat besar juga telah menyambungkan astronom ke jenis sinyal lain—satu yang bukan bagian dari rencana awal Fermi karena belum ada yang terlihat.
PRESTASI TERBESAR FERMI sampai saat ini hampir satu dekade setelah diluncurkan, suatu saat mempekerjakan detektor tipe lain: fasilitas raksasa berpusat di darat yang dapat merasakan gelombang gravitasi, atau riak dalam ruang waktu itu sendiri. Di pagi hari pada Agustus , GBM Fermi merasakan kilatan sinar gamma, singkat tetapi cemerlang, dan mengingatkan astronom di Bumi. Hanya , detik sebelumnya, detektor yang dikenal sebagai LIGO dan Virgo merasakan gelombang gravitasi yang hampir tak terasa pengaruhnya saat melintas. Fermi, LIGO, dan Virgo mengingatkan astronom di seluruh dunia, yang kemudian menempatkan teleskop cahaya tampak, satelit sinar-x, dan satuan radio untuk bekerja. Sesuai persetujuan, mereka mengonfirmasi, sinyal ini semua datang dari kejadian yang sama. Setelah dianalisis lebih jauh, peneliti memiliki gambaran yang kuat atas apa yang telah terjadi: riak gravitasi dan spektrum penuh cahaya datang dari tumbukan masa lampau antara dua bintang ultra padat yang sisanya disebut bintang neutron. Dalam menemukan rentetan sinar gamma, Fermi telah terhubung dengan sinyal gravitasi ini, tipe baru kurir pembawa informasi tentang objek langit, ke tipe cahaya yang berbeda. Jika gelombang gravitasi adalah jendela baru ke alam semesta, Fermi menyediakan cetak birunya; itu memperlihatkan konteks bagaimana jendela itu terhubung dengan apa yang kita ketahui.
Singkatnya setelah penemuan pada , Julie mcenery, ilmuwan proyek Fermi saat itu, mengatakan ini: “Apa yang benar-benar kami lihat adalah era yang sama sekali baru bagi Fermi.” Era itu mungkin berlangsung selama bertahun-tahun; Fermi beroperasi dengan tenaga surya, jadi selama panelnya terus mengumpulkan sinar dan penggerak pemosisiannya tetap berjalan, itu akan terus mengungkapkan sinar gamma angkasa.
Inilah yang seharusnya kita harapan, karena tidak ada teleskop lain melakukan apa yang Fermi lakukan. Itu menjembatani jurang antara cahaya (dari bintang yang kita ketahui sejak kanak-kanak) dan gelombang gravitasi, ini kurir tipe baru. Fermi telah menunjukkan kepada kita—kepada saya—banyak hal tentang sensasional kita, yang memikat, kosmos yang selalu berubah. Itu telah mengubah caraku melihat alam semesta.
FERMI MENYAKSIKAN KEMATIAN BINTANG DAN GELOMBANG KEJUT MASIF YANG MEMBERI ENERGI PADA PARTIKEL ALAM SEMESTA.