PARA ilmuwan berhasil mendeteksi hantaman “partikel hantu” atau neutrino berkekuatan ultra-tinggi di kedalaman Laut Mediterania. Penelitian terbaru menunjukkan partikel misterius tersebut kemungkinan besar ditembakkan ke Bumi oleh blazar, sebuah mesin kosmik bertenaga lubang hitam supermasif yang sedang memakan materi di pusat galaksi jauh.
Blazar merupakan jenis kuasar, yaitu wilayah di inti galaksi yang menampung lubang hitam supermasif aktif dan memancarkan radiasi kuat. Berbeda dengan kuasar biasa, arah semburan energi, partikel, dan jet plasma dari blazar menghadap dan mengarah langsung ke Bumi.
Partikel hantu ini tiba di Bumi pada 13 Februari 2023 dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Partikel ini membawa energi sebesar 220 juta miliar elektron volt, atau 30 kali lipat lebih bertenaga dibandingkan rekor neutrino paling energetik yang pernah terdeteksi sebelumnya. Isyaratnya tertangkap melalui deteksi muon tunggal oleh Kilometer Cubic Neutrino Telescope (KM3NeT) di kedalaman 3.450 meter di bawah permukaan Laut Mediterania.
“Ada beberapa penjelasan berbeda mengenai asal-usul partikel ini,” kata anggota tim peneliti, Meriem Bendahman dari kolaborasi KM3NeT, dalam sebuah pernyataan. “Sebagai contoh, ada teori bahwa neutrino semacam itu tercipta saat sinar kosmik berenergi ultra-tinggi berinteraksi dengan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), sisa cahaya dari alam semesta awal. Namun, ada juga kemungkinan bahwa neutrino ini berasal dari fluks difus yang dihasilkan oleh populasi akselerator ekstrem, seperti blazar.”
Mengapa Disebut Partikel Hantu?
Neutrino dijuluki “partikel hantu” karena tidak memiliki muatan listrik dan hampir tidak bermassa. Karakteristik ini membuat mereka bisa menembus materi apa pun tanpa interaksi sama sekali. Sebagai gambaran, sekitar 100 triliun neutrino melewati tubuh manusia setiap detik tanpa kita sadari.
Energi partikel yang terdeteksi di Mediterania ini setara dengan 30.000 kali lipat energi maksimum yang mampu dihasilkan oleh Large Hadron Collider (LHC), akselerator partikel terbesar di Bumi. Untuk menyamai energi partikel hantu ini, lintasan LHC harus diperpanjang dari 27 kilometer menjadi sekitar 40.000 kilometer, atau sepanjang keliling lingkaran Bumi.
Melacak Sang Pelaku Kosmik
Tim peneliti bertindak layaknya detektif forensik kosmik untuk mencari asal-usul partikel ini. Salah satu petunjuk penting adalah tidak ditemukannya sinyal radiasi elektromagnetik (seperti radio, optik, sinar-X, atau sinar gamma) di wilayah luar angkasa tempat neutrino itu berasal. Hal ini mematahkan dugaan partikel tersebut dipicu peristiwa ledakan tunggal seperti suar bintang atau supernova.
“Hal ini tidak sepenuhnya mengesampingkan kemungkinan adanya sumber titik tunggal, namun mengarahkan kami untuk mempertimbangkan bahwa neutrino kita mungkin berasal dari latar belakang difus, yaitu, dari fluks neutrino yang mencakup kontribusi dari banyak sumber,” jelas Bendahman.
Bendahman kemudian menyimulasikan populasi blazar dengan parameter fisik yang realistis, seperti kekuatan medan magnet dan rentang radiasi. Model simulasi tersebut berhasil membuktikan bahwa populasi blazar dapat menjelaskan asal-usul partikel berenergi ultra-tinggi ini, sekaligus selaras dengan batasan pengamatan sinar gamma dan neutrino dari fasilitas lain seperti Observatorium Neutrino IceCube di Antarktika dan teleskop luar angkasa Fermi.
Meskipun demikian, para ilmuwan menegaskan kasus ini belum sepenuhnya ditutup.
“Kami membutuhkan lebih banyak data pengamatan,” pungkas Bendahman. “Kami belum pernah mengamati neutrino berenergi setinggi ini sebelumnya, dan jika terbukti berasal dari akselerator kosmik seperti blazar, ini akan memberi kita wawasan baru tentang bagaimana objek-objek tersebut dapat memancarkan partikel pada tingkat energi di luar apa yang kita perkirakan sebelumnya.”
Studi mendalam mengenai penemuan ini telah resmi diterbitkan dalam Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP). (Space/Z-2)