Wahana NASA memetakan medan magnet pulsar Lighthouse untuk pertama kalinya

NASA, dengan menggunakan instrumen IXPE, mampu mengukur medan magnet nebula pulsar Lighthouse, membenarkan teori tentang lepasnya partikel berenergi tinggi. Pengamatan yang dirilis pada Kamis, 9 Juli 2026 ini mengungkap detail penting tentang salah satu objek paling ekstrem di alam semesta, menawarkan perspektif baru tentang fisika kosmik. Gambar yang dihasilkan menggabungkan data sinar-X dari IXPE (biru) dan Observatorium Chandra (ungu), ditambah informasi radio dari CSIRO (hijau) dan informasi optik dari 2MASS.

Tim sains Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) NASA telah memperoleh pengukuran langsung pertama dari jenisnya terhadap medan magnet pulsar PSR J1101−6101, yang terletak di Nebula Mercusuar. Penemuan semacam ini memberikan data berharga tentang konformasi elemen kosmik berintensitas tinggi, membantu badan tersebut mengungkap misteri cara kerja alam semesta. Sebuah studi rinci tentang analisis ini diterbitkan Kamis di Astrophysical Journal.

Pengukuran NASA menggunakan IXPE telah berhasil mengkonfirmasi teori bahwa partikel berenergi tinggi bergerak di sepanjang garis medan magnet galaksi nebula pulsar Mercusuar. Konfirmasi ilmiah ini divisualisasikan dalam gambar komposit, dimana data sinar-X dari IXPE muncul dengan warna biru (disorot di inset), dari Observatorium Sinar-X Chandra dengan warna ungu dan radio CSIRO dengan warna hijau, dilengkapi dengan informasi optik dari survei 2MASS.

Memahami kasus ini: Penelitian berinovasi dengan merinci bagaimana medan magnet membentuk tempat lahirnya bintang surya

Detail penting tentang pulsar Mercusuar dan ruang belajarnya

• Apa itu pulsar?Bintang neutron dengan medan magnet yang kuat, berputar dengan kecepatan tinggi. Pulsar pusat di Nebula Mercusuar, misalnya, menyelesaikan 16 rotasi setiap detik.
• Pembentukan bintang neutron:Mereka adalah inti yang tersisa dari bintang-bintang raksasa di akhir masa hidupnya. Massanya lebih besar daripada Matahari, namun ukurannya dipadatkan hingga seukuran kota, sehingga berfungsi sebagai lingkungan untuk penelitian fisika dalam kondisi ekstrem.
• Memahami polarisasi:Ciri cahaya ini menggambarkan orientasi getaran medan listriknya. Tingkat polarisasi menunjukkan keselarasan getaran tersebut.
• Durasi observasi:Instrumen IXPE mendedikasikan sekitar 18 hari, pada bulan Juni 2025, untuk studi mendalam tentang Nebula Mercusuar.

Para astronom memfokuskan penelitian mereka pada dua perpanjangan tipis sinar-X yang berasal dari pulsar, berupaya memahami interaksi elektron pada kecepatan mendekati cahaya dengan sistem energik. Perpanjangan terpanjang disebut “filamen”, sedangkan yang terpendek disebut “jejak”.

Ketika bertabrakan dengan gas antarbintang, partikel berenergi tinggi yang berasal dari pulsar menghasilkan gelombang kejut, sebuah fenomena yang dianalogikan dengan kebangkitan kapal cepat. Sebagian besar partikel ini tertahan setelah gelombang, menciptakan gelombang turbulen yang ditinggalkan pulsar.

Dalam topik yang sama: Studi menunjukkan awal yang dingin untuk Ganymede dan keterlambatan evolusi medan magnetnya

Sejak 2008, terdapat hipotesis bahwa partikel berenergi lebih tinggi dapat mengatasi gelombang kejut ini, menuju ruang antarbintang. Mereka akan bergerak sesuai dengan garis medan magnet galaksi, sehingga menimbulkan filamen nebula yang luas dan halus.

Jack Dinsmore, seorang mahasiswa pascasarjana dan pemimpin studi Universitas Stanford, menjelaskan tujuannya: “Kami ingin menguji teori ini.” Dia menambahkan bahwa “bukti penting akan datang dari pengukuran polarisasi cahaya, yang mengungkapkan orientasi medan magnet. Jika medan magnet sejajar dengan filamen, ini memvalidasi bahwa partikel-partikel tersebut mengalir ke arah tersebut.”

Salah satu kendala utama dalam analisis ini terletak pada rendahnya luminositas Nebula Mercusuar. Untuk mengatasi kesulitan ini, para ahli IXPE menciptakan metode-metode canggih, mengeksplorasi keseluruhan data yang dikumpulkan dan menghindari penyederhanaan yang dapat membahayakan kekayaan informasi. Dengan penerapan alat-alat inovatif ini dan pengamatan terbaru, tim dapat mengukur polarisasi filamen, jejak dan juga sinyal emisi pulsar.

Baca juga: Aliran besi cair di Pasifik berdampak pada rotasi bumi dan menyebabkan inti magnet tidak stabil

Hasil analisis memvalidasi, dengan kepastian lebih dari 99%, bahwa medan magnet mengikuti arah yang sama dengan aliran partikel.

Meskipun arah paralel menguatkan model pergerakan partikel yang ada, tingginya tingkat polarisasi yang terdeteksi menimbulkan pertanyaan dan tantangan baru untuk pemahaman turbulensi magnetik saat ini.

Roger Romani, seorang profesor di Universitas Stanford dan salah satu rekan penulis studi tersebut, menyoroti bahwa “beberapa model filamen mengasumsikan turbulensi magnet yang kuat.” Dia lebih lanjut mencatat bahwa “tingkat polarisasi tinggi yang kami catat menunjukkan turbulensi lebih rendah dari yang dibutuhkan oleh model tersebut.”

Pengamatan yang dilakukan oleh IXPE menunjukkan bahwa medan magnet asal pancaran sinar-X harus sejajar dengan jejaknya. Namun, para ilmuwan juga memperoleh data frekuensi radio yang mengungkap medan magnet dengan orientasi hampir tegak lurus sempurna.

Niccolò Bucciantini, dari Institut Astrofisika Nasional Italia dan salah satu penulis penelitian ini, mengomentari penemuan ini: “Perbedaan mencolok dalam orientasi medan magnet, yang terlihat antara panjang gelombang radio dan sinar-X, memberikan bukti kuat tentang struktur kompleks objek-objek ini.” Dia menyimpulkan bahwa “ini menandakan untuk pertama kalinya bahwa partikel dengan energi berbeda menempati zona berbeda dalam sistem, menunjukkan adanya mekanisme percepatan yang beragam dan mungkin bervariasi.”