Supernova Langka Dapat Memecahkan Misteri Antimateri 40 Tahun


Dua kurcaci putih menuju tabrakan dalam ilustrasi seniman ini. Penelitian baru menunjukkan bahwa galaksi Bima Sakti yang dominan dapat berasal dari jenis supernova khusus yang bertabrakan dengan kerdil putih bermassa rendah - sebuah ledakan yang sulit dideteksi, tetapi kaya akan isotop yang menghasilkan antimateri semacam ini

Dua kurcaci putih menuju tabrakan dalam ilustrasi seniman ini. Penelitian baru menunjukkan bahwa galaksi Bima Sakti yang dominan dapat berasal dari jenis supernova khusus yang bertabrakan dengan kerdil putih bermassa rendah - sebuah ledakan yang sulit dideteksi, tetapi kaya akan isotop yang menghasilkan antimateri semacam ini.

Mayoritas antimateri yang menembus Bimasakti mungkin berasal dari bentrok sisa-sisa bintang mati, sebuah studi baru menemukan.

Karya itu dapat memecahkan misteri astrofisika yang berusia 40 tahun, kata para peneliti studi tersebut.

Untuk setiap partikel materi normal, ada pasangan antimateri dengan muatan listrik yang berlawanan tetapi massa yang sama. Antipartikel dari elektron yang bermuatan negatif, misalnya, adalah positron bermuatan positif.

Ketika sebuah partikel bertemu dengan antipartikelnya, mereka memusnahkan satu sama lain, mengeluarkan ledakan energi. Satu gram antimateri yang memusnahkan satu gram materi akan melepaskan sekitar dua kali jumlah energi ketika bom nuklir dijatuhkan di Hiroshima, Jepang.

Lebih dari 40 tahun yang lalu, para ilmuwan pertama kali mendeteksi bahwa jenis sinar gamma yang dilepaskan ketika positron dimusnahkan sedang dipancarkan dari seluruh galaksi. Temuan mereka menunjukkan bahwa 10 ^ 43 positron — itu adalah 1 dengan 43 nol di belakangnya — dimusnahkan di Bima Sakti setiap detik. Anehnya, sebagian besar positron ini terdeteksi di tonjolan pusat galaksi daripada piringan luarnya, meskipun tonjolan itu memiliki kurang dari setengah massa Bima Sakti.

Positron ini dapat dipancarkan dari bahan radioaktif yang disintesis oleh bintang-bintang. Namun, selama beberapa dekade, para peneliti tidak dapat menentukan jenis bintang yang dapat menghasilkan antimateri dalam jumlah sangat besar. Ini mengarah pada saran bahwa banyak positron dapat berasal dari sumber eksotis, seperti lubang hitam supermasif yang diperkirakan ada di pusat galaksi, atau dari partikel materi gelap yang saling memusnahkan.

"Asal usul positron ini adalah misteri 40 tahun dalam astrofisika, " kata Roland Crocker, penulis utama pekerjaan baru dan astrofisikawan partikel di Universitas Nasional Australia di Canberra. Penelitian baru menunjukkan bahwa semacam supernova - ledakan bencana dari bintang - dapat menghasilkan sejumlah besar positron yang dilihat penelitian sebelumnya dan menjelaskan lokasi di galaksi tempat mereka dideteksi.

"Anda tidak perlu sesuatu yang eksotis seperti materi gelap untuk menjelaskan positron, " kata Crocker kepada Space.com.

Para ilmuwan fokus pada jenis supernova yang dikenal sebagai SN 1991bg, yang telah terdeteksi di galaksi lain. Tidak seperti kebanyakan supernova, yang secara singkat dapat mengungguli semua bintang lain di galaksi mereka, supernova jenis ini tidak menghasilkan banyak cahaya tampak dan sangat langka, itulah sebabnya ia menghindari deteksi di Bima Sakti, kata Crocker.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa supernova redup ini terjadi ketika dua kurcaci putih bergabung. Katai putih adalah inti superdense, ukuran Bumi dari bintang mati yang tertinggal ketika bintang telah kehabisan bahan bakar dan kehilangan lapisan luarnya. Sebagian besar bintang, termasuk matahari, akan menjadi katai putih suatu hari.

Secara khusus, supernova yang redup ini diperkirakan terjadi ketika dua kurcaci putih bermassa rendah — satu kaya karbon dan oksigen, dan satu lagi kaya helium — terbanting bersama. Meskipun supernova seperti itu lebih jarang daripada supernova standar, mereka menghasilkan jumlah isotop radioaktif yang jauh lebih besar yang dikenal sebagai titanium-44, yang menghasilkan jenis positron yang terdeteksi oleh para astronom yang bergerak melintasi Bimasakti.

Pekerjaan baru menunjukkan bahwa supernova itu cukup untuk membuat semua positron yang tidak dapat dijelaskan, sehingga memecahkan misteri selebar galaksi.

Sementara sebagian besar supernova terjadi ketika bintang-bintang muda dan besar mati, supernova mirip SN 1991bg ditemukan di lingkungan yang lebih kaya di bintang-bintang yang lebih tua yang berusia 3 miliar hingga 6 miliar tahun. Perbedaan usia ini dapat menjelaskan mengapa positron yang terdeteksi sebelumnya terlihat sebagian besar di tonjolan pusat Bima Sakti, yang memiliki proporsi lebih besar dari bintang yang lebih tua daripada cakram luar galaksi.

Sumber lain dapat berkontribusi beberapa positron yang terdeteksi sebelum pekerjaan, kata Crocker. Namun, "mereka tidak perlu, mengingat supernova seperti SN1991bg pada dasarnya dapat menjelaskan seluruh fenomenologi positron, " katanya. "Data terbaru menunjukkan bahwa ada sumber positron yang terhubung ke pusat galaksi, " tambah Crocker. "Dalam model kami, ini dijelaskan karena bintang-bintang tua yang didistribusikan pada sekitar 200-parsec [650 tahun cahaya] skala sekitar lubang hitam supermasif galaksi, tetapi lubang hitam itu sendiri adalah sumber alternatif yang menarik."

Para ilmuwan merinci temuan mereka secara online 22 Mei di jurnal Nature Astronomy.

REKOMENDASI ​​EDITOR

  • Anti-Matter Drive To Alpha Centauri? Eksplorasi Dokumenter Baru | Video
  • Foto Supernova: Gambar Besar Ledakan Bintang
  • Memata-matai Sisa Kuno dan Supernova yang Baru Ditemukan Menggunakan Aplikasi Seluler

Hak Cipta 2017 SPACE.com , sebuah perusahaan Pembelian. Seluruh hak cipta. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan kembali.