Menu Close

Apa Itu Astronomi sinar gamma

www.diodati.orgApa Itu Astronomi sinar gamma. Astronomi sinar gamma adalah pengamatan astronomi sinar gamma. [Nb 1] adalah bentuk energi radiasi elektromagnetik tertinggi, dengan energi foton lebih tinggi dari 100 keV. Radiasi di bawah 100 keV diklasifikasikan sebagai sinar-X dan merupakan subjek astronomi sinar-X. Dalam kebanyakan kasus yang diketahui, jilatan api matahari dan sinar gamma di atmosfer bumi dihasilkan dalam kisaran MeV, tetapi sekarang diketahui bahwa sinar gamma dalam rentang GeV juga dapat dihasilkan oleh jilatan api matahari. Dapat dianggap bahwa sinar gamma dalam rentang GeV tidak berasal dari tata surya. Karena sinar gamma GeV sangat penting dalam studi sistem ekstrasurya, terutama astronomi ekstragalaktik, pengamatan baru dapat memperumit beberapa model dan penemuan sebelumnya.

Ada banyak mekanisme berbeda untuk memancarkan sinar gamma, sebagian besar sama dengan yang digunakan untuk memancarkan sinar-X, tetapi dengan energi yang lebih tinggi, termasuk pemusnahan elektron-positron, efek Compton terbalik, dan dalam beberapa kasus ruang refleksi Atenuasi bahan radioaktif di yang (atenuasi gamma). Peristiwa ekstrem, seperti supernova dan supernova, serta perilaku materi dalam kondisi ekstrem, seperti pulsar dan poni besar. Energi foton tertinggi yang diukur sejauh ini berada pada kisaran TeV, yang merupakan rekor yang dipegang oleh Nebula Kepiting pada tahun 2004, dan energi foton yang dihasilkan mencapai 80 TeV.

Teknologi detektor

Pengamatan sinar gamma pertama kali direalisasikan pada 1960-an. Pengamatan mereka jauh lebih sulit daripada pengamatan sinar-X atau pengamatan cahaya tampak, karena sinar gamma relatif jarang, dan bahkan sumber yang “terang” dapat memakan waktu beberapa menit untuk dideteksi, dan karena sinar gamma sulit dideteksi. Pemfokusan, menghasilkan resolusi yang sangat rendah. Teleskop sinar gamma generasi terbaru (2000-an) memiliki resolusi sekitar 6 menit busur dalam rentang GeV (menganggap Nebula Kepiting sebagai “piksel” tunggal), sedangkan resolusi di bawah sinar-X berenergi rendah adalah 0,5 busur detik (Chandra X-ray Observatory (1999) memberikan energi 1 keV, sedangkan teleskop pemfokusan berenergi tinggi (2005) memiliki sekitar 1,5 menit busur dalam rentang sinar-X berenergi tinggi (100 keV).

Baca Juga: Apa Itu Astrology, Mari Kita Cari Tahu Sejarahnya

Eksperimen darat juga dapat mendeteksi sinar gamma berenergi tinggi yang energi fotonnya melebihi ~ 30 GeV. Fluks foton yang sangat rendah pada energi tinggi membutuhkan area efektif detektor instrumen berbasis ruang saat ini menjadi sangat besar secara tidak realistis. Foton berenergi tinggi ini menghasilkan hujan partikel sekunder dalam jumlah besar di atmosfer, yang dapat langsung diamati pada penghitung radiasi, atau diamati secara optik melalui cahaya Cerenkov yang dipancarkan oleh pancaran partikel super-relativistik. Teknologi pencitraan atmosfer teleskop Cherenkov saat ini memiliki sensitivitas tertinggi.

Pada tahun 1989, Fred Lawrence Whipple Observatory di puncak gunung menemukan untuk pertama kalinya sinar gamma di kisaran TeV yang berasal dari Crab Nebula. Hopkins, di Arizona, AS. Eksperimen teleskop Cerenkov modern, seperti HESS, VERITAS, MAGIC, dan CANGAROO III, dapat mendeteksi Nebula Kepiting dalam beberapa menit. Foton energi tertinggi (hingga 16 TeV) yang diamati dari objek di luar Bima Sakti berasal dari blazar Markarian 501 (Mrk 501). Pengukuran ini dilakukan oleh teleskop air Cherenkov High Energy Gamma-ray Astronomy (HEGRA).

Pengamatan astronomi sinar gamma masih dibatasi oleh sinar gamma latar berenergi rendah, sedangkan energi tinggi dibatasi oleh jumlah foton yang dapat dideteksi. Detektor area yang lebih besar dan fokus latar belakang yang lebih baik sangat penting untuk kemajuan dalam bidang ini. Penemuan pada tahun 2012 memungkinkan pemfokusan teleskop sinar gamma. Ketika energi foton lebih besar dari 700 keV, indeks bias mulai meningkat lagi.

Sejarah awal

Jauh sebelum sinar gamma dari sumber kosmik dapat dideteksi, para ilmuwan tahu bahwa alam semesta harus memproduksinya. Pekerjaan oleh Eugene Feenberg dan Henry Primakoff pada tahun 1948, Sachio Hayakawa dan IB Hutchinson pada tahun 1952 Pekerjaan paling terkenal yang dilakukan adalah pekerjaan yang dilakukan oleh Philip Morrison pada tahun 1958 yang membuat para ilmuwan percaya bahwa banyak proses berbeda di alam semesta menyebabkan emisi sinar gamma. Proses ini termasuk interaksi sinar kosmik dengan gas antarbintang, ledakan supernova, dan interaksi elektron berenergi tinggi dengan medan magnet, tetapi baru pada tahun 1960-an kami benar-benar menemukan radiasi ini.

Sebagian besar sinar gamma dari luar angkasa diserap oleh atmosfer bumi, sehingga astronomi sinar gamma hanya dapat dikembangkan setelah balon dan pesawat ruang angkasa dapat digunakan untuk mendapatkan detektor yang menutupi seluruh atau sebagian besar atmosfer. Pada tahun 1961, teleskop sinar gamma pertama memasuki orbit, satelit Explorer 11, yang menangkap kurang dari 100 foton sinar gamma kosmik. Mereka tampaknya datang dari segala penjuru alam semesta, yang berarti “latar belakang sinar gamma” yang bersatu. Latar belakang ini dapat diharapkan dari interaksi sinar kosmik (partikel bermuatan energi tinggi di ruang angkasa) dengan gas antarbintang.

Sumber sejati sinar gamma langit pertama adalah jilatan api matahari, yang mengungkapkan garis kuat 2.223 MeV yang diprediksikan oleh Morrison. Garis ini dibuat oleh fusi neutron dan proton untuk membentuk deuterium. Dalam jilatan api matahari, neutron muncul setelah interaksi ion berenergi tinggi yang dipercepat selama suar. Pengamatan sinar gamma awal ini berasal dari OSO 3, OSO 7, dan Maximum Solar Mission pesawat ruang angkasa terakhir yang diluncurkan pada tahun 1980.

Pada tahun 1967, detektor di satelit OSO 3 mendeteksi sejumlah besar sinar gamma yang dipancarkan oleh Bima Sakti untuk pertama kalinya. Ini mendeteksi 621 peristiwa yang disebabkan oleh sinar gamma kosmik. Namun, bidang astronomi sinar gamma ada di SAS-2 (1972) dan Cos-B. (1975-1982) Sebuah lompatan besar terjadi pada satelit. Kedua satelit ini memberikan perspektif yang menarik tentang alam semesta berenergi tinggi (kadang-kadang disebut alam semesta “kekerasan”, karena jenis peristiwa yang menghasilkan sinar gamma di ruang angkasa kemungkinan besar adalah tabrakan berkecepatan tinggi dan proses serupa). Mereka mengkonfirmasi penemuan sebelumnya dari latar belakang sinar gamma, menggambar peta rinci pertama dari langit pada panjang gelombang sinar gamma, dan menemukan banyak sumber titik. Namun, resolusi instrumen tidak cukup untuk mengidentifikasi sebagian besar sumber titik ini dalam sistem bintang atau bintang yang terlihat tertentu.

Pada akhir 1960-an dan awal 1970-an, astronomi sinar gamma ditemukan dari konstelasi satelit pertahanan militer. Detektor pada seri satelit Vela dirancang untuk mendeteksi kilatan sinar gamma dari ledakan bom nuklir, dan mereka mulai merekam semburan sinar gamma dari luar angkasa daripada dari seluruh bumi. Kemudian, detektor menentukan bahwa semburan sinar gamma ini berlangsung selama sepersekian detik hingga beberapa menit, tiba-tiba muncul dari arah yang tidak terduga, berkedip, dan kemudian secara bertahap menghilang setelah mengendalikan langit sinar gamma sebentar.

Sejak pertengahan 1980-an, para peneliti telah menggunakan instrumen pada berbagai satelit dan pesawat ruang angkasa untuk melakukan penelitian, termasuk pesawat ruang angkasa Soviet Venera dan perintis pengorbit Venus. Sumber kilatan energi tinggi misterius ini masih menjadi misteri.

Mereka tampaknya berasal dari alam semesta yang jauh, dan teori yang paling mungkin saat ini adalah bahwa setidaknya beberapa dari mereka berasal dari apa yang disebut ledakan supernova-supernova menghasilkan lubang hitam, bukan bintang neutron.

Baca Juga: Meteor Jatuh Yang Meninggalkan Dampak Paling Besar pada di Bumi

Sinar gamma nuklir diamati dari jilatan api matahari pada 4-7 Agustus 1972 dan 22 November 1977. Suar matahari adalah ledakan di atmosfer matahari, awalnya diamati secara visual di bawah matahari. Suar matahari, dari gelombang radio terpanjang hingga sinar gamma berenergi tinggi, menghasilkan banyak radiasi di seluruh spektrum elektromagnetik. Korelasi antara elektron berenergi tinggi yang tereksitasi selama flare dan sinar gamma sebagian besar disebabkan oleh kombinasi nuklir dari proton berenergi tinggi dan ion berat lainnya. Sinar gamma ini dapat diamati dan memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan keluaran utama energi yang dilepaskan yang tidak dapat dihasilkan oleh panjang gelombang emisi lainnya.

1980-an hingga 1990-an

Pada tanggal 19 Juni 1988, balon lepas landas dari Birigüi (50 ° 20’W, 21 ° 20’S) pada 10:15 waktu UTC, membawa dua detektor NaI (Tl) (total area 600 cm 2), dan ketinggian tekanannya 5, 5 mb, total waktu observasi adalah 6 jam. [16] Supernova SN1987A ditemukan di Large Magellanic Cloud (LMC) pada tanggal 23 Februari 1987. Nenek moyangnya Sanduleak -69 202 adalah bintang super raksasa biru dengan luminositas 2-5 × 10 38 erg / s. 847 keV dan 1238 keV sinar gamma yang dilemahkan oleh 56 Co terdeteksi.

Dalam Program Observatorium Energi Tinggi 1977, NASA mengumumkan rencana untuk membangun “observatorium besar” untuk astronomi sinar gamma. Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) dirancang untuk memanfaatkan kemajuan besar dalam teknologi detektor pada tahun 1980-an dan diluncurkan pada tahun 1991. Satelit ini dilengkapi dengan empat instrumen utama, yang sangat meningkatkan resolusi temporal dan spasial dari pengamatan sinar gamma. CGRO menyediakan sejumlah besar data yang digunakan untuk meningkatkan pemahaman kita tentang proses berenergi tinggi di alam semesta. Karena kerusakan salah satu giroskop yang distabilkan, CGRO berhenti mengorbit pada Juni 2000.

BeppoSAX diluncurkan pada tahun 1996 dan tergelincir pada tahun 2003. BeppoSAX terutama mempelajari sinar-X, tetapi juga mengamati semburan sinar gamma. Dengan mengidentifikasi padanan sinar gamma non-gamma pertama dari ledakan sinar gamma, ini membuka jalan untuk penentuan posisi yang tepat dan pengamatan optik residu yang memudar di galaksi yang jauh. High Energy Transient Detector 2 (HETE-2) diluncurkan pada bulan Oktober 2000 (misi dua tahun secara nominal) dan mulai beroperasi pada Maret 2007 (tetapi secara bertahap menghilang). Misi HETE-2 berakhir pada Maret 2008.

2000-an dan 2010-an

Pesawat ruang angkasa NASA “Swift” diluncurkan pada tahun 2004, membawa instrumen BAT untuk pengamatan ledakan sinar gamma. Mengikuti BeppoSAX dan HETE-2, ia mengamati beberapa sinar-X dan perangkat optik untuk ledakan, sehingga mencapai penentuan jarak rinci dan pelacakan optik. Telah ditentukan bahwa sebagian besar ledakan berasal dari ledakan bintang skala besar (supernova dan supernova) di galaksi yang jauh. Pada 2021, Swift akan terus beroperasi.

Saat ini, observatorium sinar gamma berbasis luar angkasa utama (lainnya) adalah INTEGRAL (Laboratorium Astrofisika Sinar Gamma Internasional), Fermi dan AGILE (Astronomical River Gamma dan Immagini Leggero).

* INTEGRAL (diluncurkan pada 17 Oktober 2002) adalah misi ESA dengan kontribusi tambahan dari Republik Ceko, Polandia, Amerika Serikat dan Rusia.
* AGILE adalah kolaborasi antara ASI, INAF dan INFN, dan merupakan misi kecil di Italia. Itu berhasil diluncurkan oleh roket PSLV-C8 India dari pangkalan ISRO Sriharikota pada tanggal 23 April 2007.
* Fermi diluncurkan oleh National Aeronautics and Space Administration (NASA) pada 11 Juni 2008. Ini termasuk LAT, teleskop area besar dan GBM, monitor ledakan sinar gamma, yang digunakan untuk mempelajari ledakan sinar gamma.

Pada November 2010, dua gelembung sinar gamma besar yang mencakup sekitar 25.000 tahun cahaya ditemukan di jantung Bima Sakti menggunakan Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi. Gelembung radiasi berenergi tinggi ini diperkirakan telah meletus dari bukti lubang hitam besar atau ledakan pembentukan bintang jutaan tahun lalu. Mereka ditemukan setelah para ilmuwan menyaring “latar belakang kabut sinar gamma yang menutupi langit”.

Penemuan ini mengkonfirmasi bukti sebelumnya bahwa struktur besar yang tidak diketahui terletak di pusat Bima Sakti. Pada 2011, tim Fermi merilis katalog kedua sumber sinar gamma yang terdeteksi oleh Large Area Telescope (LAT) satelit, yang menghasilkan daftar 1.873 objek yang memancarkan cahaya dalam bentuk cahaya berenergi tertinggi. 57% dari sumbernya adalah sisa anggur. Lebih dari setengah sumbernya adalah galaksi aktif, dan lubang hitam pusat menghasilkan emisi sinar gamma yang terdeteksi oleh LAT. Sepertiga dari sumber cahaya tidak dapat dideteksi pada panjang gelombang lain. Stasiun pengamatan sinar gamma berbasis darat termasuk HAWC, MAGIC, HESS dan VERITAS. Observatorium berbasis darat mempelajari rentang energi yang lebih tinggi daripada observatorium berbasis ruang angkasa karena area efektif mereka mungkin lebih besar daripada satelit.

Manfaat kesehatan sinar gamma

Berikut ini adalah beberapa manfaat sinar gamma dalam pengobatan atau kesehatan:

Pengobatan kanker. Sinar gamma dapat digunakan sebagai radioterapi atau radioterapi untuk kanker. Paparan pada sinar ini dapat merusak DNA pada sel kanker, sehingga ini akan menghambat untuk terjadinya pertumbuhan dan juga penyebaran pada sel kanker. Namun, sinar gamma harus digunakan dengan hemat dan tepat ditujukan ke area tubuh yang akan dirawat. Jika tidak demikian, sinar gamma juga dapat merusak sel-sel tubuh yang sehat.

Otak dan bedah saraf

Operasi pisau gamma adalah salah satu metode terapi sinar gamma yang paling banyak digunakan. Meski disebut pisau, cara ini tidak membutuhkan sayatan apapun. Operasi pisau gamma dilakukan dengan mengarahkan radiasi sinar gamma ke area tumor atau sel kanker yang tumbuh di jaringan otak untuk membunuh jaringan abnormal. Selain untuk mengobati tumor otak, operasi sinar gamma juga dapat digunakan untuk mengobati penyakit saraf dan otak lainnya, seperti malformasi arteri vena atau AVM dan neuralgia trigeminal. Dibandingkan dengan metode bedah otak tradisional, metode bedah dengan sinar gamma ini memiliki beberapa keunggulan, yaitu meminimalkan rasa sakit, memiliki risiko komplikasi yang lebih rendah, dan masa pemulihan pasca operasi yang lebih cepat.

Sterilisasi peralatan medis

Sinar gamma juga dapat digunakan untuk mensterilkan peralatan medis. Dibandingkan dengan cara lain, mensterilkan alat kesehatan dengan menggunakan sinar gamma ini akan memiliki beberapa macam keunggulan yaitu dengan paparan dari sinar gamma ini akan lebih baik dan lebih efektif membunuh segala jenis virus, bakteri dan parasit. Kalaupun sangat efektif, tidak mungkin mensterilkan alat kesehatan dengan sinar gamma untuk membersihkan semua jenis alat kesehatan, seperti alat kesehatan yang terbuat dari polimer, karena akan merusak alat kesehatan tersebut. Selain manfaat di atas, sinar gamma juga dapat digunakan untuk mensterilkan makanan dengan cara menyinari. Iradiasi makanan adalah proses menghilangkan bakteri yang dapat menyebabkan keracunan makanan. Proses ini juga bisa digunakan untuk mengawetkan makanan.