Gambar wilayah aktif Matahari yang direkam oleh Solar Dynamics Observatory (SDO/NASA), dibandingkan dengan ukuran Bumi. Meskipun ada perbedaan antara jilatan api bintang dan jilatan api matahari, studi mengenai jilatan api matahari memberikan dasar untuk analisis superflare pada bintang. Kredit: NASA
Sebuah studi yang menyelidiki 42 superflare menantang model radiasi benda hitam tradisional dari superflare, mengusulkan model rekombinasi hidrogen sebagai penjelasan yang lebih akurat berdasarkan kemungkinan fisik dan perkiraan energi.
Meskipun tujuan utamanya adalah untuk mencari eksoplanet, observatorium seperti Teleskop Luar Angkasa Kepler dan Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) telah menyediakan sejumlah besar data tentang jilatan api bintang, yang dideteksi dengan fotometri presisi tinggi oleh filter broadband dalam spektrum cahaya tampak. .
Jarak bintang-bintang sangat jauh sehingga hanya tampak sebagai titik cahaya bagi teleskop-teleskop ini, dan fenomena yang ditafsirkan sebagai suar bintang adalah peningkatan kecerahan titik-titik tersebut secara tiba-tiba.
Tantangan dalam Penelitian Stellar Flare
Terdapat juga kekurangan data di bagian lain spektrum elektromagnetik, dan sebagian besar penelitian mengenai peristiwa ini berfokus pada energi iradiasi. Pengamatan telah mendeteksi “superflare,” letusan magnetis yang sangat besar di atmosfer bintang dengan energi 100 hingga 10.000 kali lebih besar daripada jilatan api matahari yang paling energik. Pertanyaannya adalah apakah model yang tersedia dapat menjelaskan tingkat energi yang begitu tinggi.
Tersedia dua model. Teori yang lebih populer menganggap radiasi superflare sebagai emisi benda hitam pada suhu 10.000 Kelvin. Yang lain mengaitkan fenomena tersebut dengan proses ionisasi dan rekombinasi atom hidrogen.
Sebuah studi yang dilakukan oleh para peneliti yang berafiliasi dengan Mackenzie Center for Radio Astronomy and Astrophysics (CRAAM) di Mackenzie Presbyterian University (UPM) di Brazil dan Universitas GlasgowSekolah Fisika dan Astronomi di Inggris menganalisis kedua model tersebut.
Kelompok ini menerima dukungan dari FAPESP melalui tiga proyek. Sebuah artikel tentang penelitian ini diterbitkan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
Temuan Penelitian
“Mengingat proses transfer energi yang diketahui dalam suar, kami berpendapat bahwa model rekombinasi hidrogen secara fisik lebih masuk akal dibandingkan model benda hitam dalam menjelaskan asal mula emisi optik broadband dari suar,” kata Paulo Simões, penulis pertama artikel tersebut dan profesor di UPM.
Para peneliti menganalisis 37 superflare pada sistem bintang biner Kepler-411 dan lima superflare pada bintang Kepler-396, menggunakan dua model tersebut. “Kami menyimpulkan bahwa perkiraan total energi suar berdasarkan model rekombinasi hidrogen memiliki besaran yang lebih rendah dibandingkan nilai yang diperoleh dengan menggunakan model radiasi benda hitam, dan lebih sesuai dengan proses suar yang diketahui,” kata Simões.
Suar Matahari sebagai Model
Proses-proses ini dijelaskan dalam istilah jilatan api matahari. Meskipun terdapat banyak perbedaan, jilatan api matahari tetap memberikan informasi pada model interpretasi jilatan api bintang. Sejumlah besar informasi telah dikumpulkan tentang jilatan api matahari, pertama kali didokumentasikan dalam literatur astronomi oleh dua astronom Inggris, Richard Carington dan Richard Hodgson, yang secara independen mengamati jilatan api matahari yang sama pada tanggal 1 September 1859.
“Sejak saat itu, jilatan api matahari telah diamati dengan kecerahan intens yang berlangsung dalam hitungan detik hingga jam dan pada panjang gelombang berbeda, dari gelombang radio dan cahaya tampak hingga ultraviolet dan sinar-X. Semburan api matahari adalah salah satu fenomena paling energik di tata surya kita dan dapat mempengaruhi operasi satelit, komunikasi radio, jaringan listrik, dan navigasi serta GPS sistem, untuk mengambil beberapa contoh saja,” kata Alexandre Araújo, kandidat PhD di CRAAM, guru sekolah, dan salah satu penulis artikel tersebut.
Jilatan api matahari terjadi di wilayah aktif yang terkait dengan medan magnet yang kuat, tempat sejumlah besar energi dilepaskan secara tiba-tiba di corona (lapisan terluar Matahari) melalui penyambungan kembali medan magnet, sehingga memanaskan bumi. plasma dan mempercepat elektron dan ion, di antara partikel lainnya.
“Karena massanya lebih kecil, elektron dapat dipercepat hingga kecepatan cahaya yang sangat kecil, biasanya sekitar 30% tetapi terkadang lebih. Partikel-partikel yang dipercepat bergerak sepanjang garis medan magnet, dan beberapa di antaranya terlempar ke ruang antarplanet, sementara yang lain bergerak ke arah berlawanan menuju kromosfer, lapisan di bawah mahkota, tempat mereka bertabrakan dengan plasma berdensitas tinggi dan energinya ditransfer ke plasma. sedang. Kelebihan energi memanaskan plasma lokal, menyebabkan ionisasi dan eksitasi atom, dan akibatnya menghasilkan radiasi, yang dapat kita deteksi dengan teleskop di permukaan bumi dan di luar angkasa,” jelas Simões.
Tantangan yang Berkelanjutan dalam Penelitian Flare
Sejak tahun 1960-an, banyak penelitian observasional dan teoritis yang berusaha menjelaskan jumlah cahaya tampak yang sangat besar yang dipancarkan oleh jilatan api matahari, namun solusi pastinya belum ditemukan hingga saat ini. Penjelasan paling populer yang dihasilkan oleh penelitian ini adalah (1) radiasi benda hitam dari pemanasan fotosfer, lapisan di bawah kromosfer, dan (2) radiasi rekombinasi hidrogen di kromosfer. Rekombinasi ini terjadi ketika proton dan elektron yang dipisahkan oleh ionisasi bersatu kembali membentuk atom hidrogen.
“Keterbatasan kasus pertama dapat diringkas dalam masalah transpor energi: tidak ada mekanisme transpor energi yang biasanya diterima untuk jilatan api matahari yang memiliki kapasitas untuk menyalurkan energi yang dibutuhkan di fotosfer untuk menyebabkan pemanasan plasma yang cukup untuk menjelaskan pengamatan tersebut. kata Simões.
Araújo setuju: “Perhitungan yang pertama kali dilakukan pada tahun 1970an dan kemudian dikonfirmasi oleh simulasi komputer menunjukkan bahwa sebagian besar elektron yang dipercepat dalam jilatan api matahari gagal melintasi kromosfer dan memasuki fotosfer. Oleh karena itu, model benda hitam sebagai penjelasan cahaya putih dalam jilatan api matahari tidak sesuai dengan proses transportasi energi utama yang diterima untuk jilatan api matahari,” katanya.
Sedangkan untuk model radiasi rekombinasi hidrogen, lebih konsisten dari sudut pandang fisik namun sayangnya belum dapat dikonfirmasi melalui observasi, para peneliti menyimpulkan, meskipun artikel tersebut memberikan argumen tambahan yang mendukung model ini, yang telah diabaikan dalam sebagian besar penelitian.
Referensi: “Kontinum rekombinasi hidrogen sebagai model radiasi untuk suar optik bintang” oleh Paulo JA Simões, Alexandre Araújo, Adriana Válio dan Lyndsay Fletcher, 17 Januari 2024, Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stae186
