JAKARTA – Sebuah penelitian menunjukkan, 9 dari 10 badai yang dianalisis memancarkan sinar gamma.
Pada tahun 1990-an, para ilmuwan NASA mendapat kejutan yang tidak terduga. Saat mengamati semburan sinar gamma berenergi tinggi dari supernova dan lubang hitam di alam semesta, dia membuat penemuan yang mengejutkan. Semburan radiasi gamma diketahui berasal dari badai di Bumi. Namun sejauh mana fenomena tersebut masih menjadi misteri hingga saat ini.
Dalam dua makalah baru yang diterbitkan di Nature, para peneliti mengungkapkan bahwa radiasi gamma dalam badai petir lebih umum terjadi daripada yang diperkirakan sebelumnya. Dengan menggunakan pesawat mata-mata U2 yang dimodifikasi untuk mengamati badai ini dari dekat, para ilmuwan telah menemukan bahwa badai ini memancarkan radiasi gamma dalam berbagai cara.
“Ada lebih banyak hal yang terjadi dalam badai daripada yang kita perkirakan,” kata Steve Cummer, seorang profesor teknik di Duke University dan salah satu penulis kedua makalah tersebut. Tampaknya hampir semua badai memancarkan sinar gamma di siang hari dengan cara yang berbeda-beda.”
Sinar gamma, jenis cahaya terkuat, sering dikaitkan dengan peristiwa kekerasan di alam semesta. Namun badai juga melakukan hal yang sama, meskipun dengan cara yang berbeda.
Selama 30 tahun terakhir, para ilmuwan telah menyadari semburan radiasi yang pendek namun kuat, yang disebut semburan sinar gamma terestrial (TGFs). Mereka juga memahami bahwa badai petir memancarkan sinar gamma dengan tingkat yang sangat rendah. Mekanisme di balik ledakan ini dikaitkan dengan fenomena relativistic runaway electron avalanche (RREA).
Fenomena ini terjadi ketika sebuah elektron berenergi tinggi dipercepat oleh medan listrik badai, bertabrakan dengan molekul udara untuk menghasilkan lebih banyak elektron dan sinar gamma dalam efek riak.
Selama badai petir, arus udara membawa tetesan air, salju, dan es ke awan, sehingga menghasilkan listrik. Seperti meletakkan balon di atas sweter, partikel kecil ini menghasilkan arus listrik. Hasilnya adalah medan listrik besar yang dapat mendorong partikel kecil – seperti elektron – hingga kecepatan luar biasa. Ketika elektron berenergi tinggi ini bertabrakan dengan molekul udara, mereka memancarkan sinar gamma dan, dalam beberapa kasus, bahkan antimateri.
Namun, sejauh ini sinar gamma dari badai petir tampaknya masih terbatas mengingat keterbatasan teknologi satelit lama. Satelit NASA, yang dirancang untuk memantau peristiwa kosmik, seperti semburan sinar gamma dari bintang yang meledak, harus berada di tempat dan waktu yang tepat untuk mendeteksi sinar gamma dari Bumi. Upaya penerbangan untuk terbang di dekat badai sering kali gagal karena bahaya mendekatnya badai mencegah penyebarannya.
Tim peneliti yang dipimpin oleh Nikolai Østgaard, seorang profesor astronomi di Universitas Bergen di Norwegia, menggunakan pesawat sains berteknologi tinggi ER-2 milik NASA, sebuah pesawat U2 yang dimodifikasi. Terbang 12,4 kilometer di atas Bumi, yang tiga kilometer lebih tinggi dari kebanyakan badai petir, pesawat ruang angkasa ini memberi tim sudut pandang yang bagus.
Selama sebulan, pesawat ER-2 terbang di atas badai di Florida Selatan. Pesawat tersebut menangkap radiasi gamma dalam 9 dari 10 siklus, yang tampaknya merupakan fenomena yang sangat langka yang ditemukan di sebagian besar badai petir.
“ER-2 adalah platform terbaik untuk pengujian ini. Ia dapat terbang pada ketinggian yang sangat tinggi (dua kali lebih tinggi dari pesawat konvensional), sehingga dapat berada beberapa kilometer di atas badai di tempat yang sangat aman, namun sangat dekat dengan badai. sumber untuk menangkap TGF. “Dan pesawat ini dapat terbang di atas badai yang sama untuk waktu yang lama, sehingga kita bisa mendapatkan gambaran yang sangat bagus tentang seberapa banyak sinar gamma yang dihasilkan dalam badai tersebut,” kata Cummer kepada ZME Science, Kamis ( 3/10/2024).
Ada tantangan operasional dan teknis yang signifikan. Misalnya, salah satu masalah besar adalah memilih badai mana yang akan dihancurkan. Karena pesawat ruang angkasa ER-2 NASA membutuhkan waktu berjam-jam untuk mencapai sebagian besar badai ini, selalu ada risiko pengumpulan data.
Kampanye pencarian hanya memiliki waktu penerbangan sekitar 60 jam, sehingga tim harus sangat selektif untuk menghindari membuang-buang waktu berharga pada badai yang tidak membuahkan hasil. “Penyelenggara melakukan pekerjaan luar biasa mengingat keberhasilan ini,” kata Cummer.
Østgaard menjelaskan melalui email ke ZME Science bagaimana dia dapat memecahkan masalah ini menggunakan data real-time dari ER-2. Pesawat tersebut dilengkapi dengan perangkat yang mengirimkan data frekuensi rendah ke tim di darat, memungkinkan mereka memantau saat pesawat memasuki awan yang memancarkan sinar gamma.
“Kami akan mengetahui kapan ER-2 akan memasuki awan emisi sinar gamma dan kami akan memerintahkan pilot untuk kembali ke awan tersebut selama masih memancarkan sinar gamma,” kata Østgaard.
