World

Eksperimen stasiun luar angkasa untuk menyelidiki asal usul elemen


Eksperimen Stasiun Luar Angkasa Untuk Menyelidiki Asal Usul Unsur

Kredit: NASA

Astronom Carl Sagan mengatakan yang terbaik: “Kami terbuat dari barang-barang bintang.” Atom-atom yang membentuk bahan kimia tubuh kita tidak berasal dari Bumi; mereka datang dari luar angkasa. Ledakan besar menciptakan hidrogen, helium, dan sedikit litium, tetapi atom yang lebih berat—yang penting bagi kehidupan—berasal dari proses yang berkaitan dengan bintang.

Para ilmuwan sekarang dapat menyelidiki lebih dalam. Jenis proses bintang apa yang menghasilkan elemen apa? Dan jenis bintang apa yang terlibat?

Eksperimen baru yang disebut TIGERISS, yang direncanakan untuk Stasiun Luar Angkasa Internasional, bertujuan untuk mengetahuinya. TIGERISS telah dipilih sebagai misi Perintis Astrofisika NASA terbaru.

Perintis adalah misi astrofisika skala kecil yang memungkinkan penyelidikan inovatif terhadap fenomena kosmik. Mereka mungkin termasuk eksperimen yang dirancang untuk terbang di satelit kecil, balon ilmiah, stasiun ruang angkasa, dan muatan yang bisa mengorbit atau mendarat di Bulan.

Awal tahun ini, empat konsep misi Perintis sebelumnya, yang dipilih pada Januari 2021, diberi lampu hijau untuk melanjutkan konstruksi dan telah disetujui untuk terbang akhir dekade ini.

“Misi Pioneer adalah kesempatan berharga bagi ilmuwan awal hingga pertengahan karir untuk melakukan penyelidikan astrofisika yang menarik, sambil mendapatkan pengalaman nyata dalam membangun instrumentasi berbasis ruang angkasa,” kata Mark Clampin, direktur divisi astrofisika di Markas Besar NASA di Washington. “Dengan TIGERISS, Pionir memperluas jangkauan mereka ke stasiun luar angkasa, yang menawarkan platform unik untuk menjelajahi alam semesta.”

Mata Harimau

Investigator Utama TIGERISS Brian Rauch, profesor peneliti fisika di Universitas Washington di St. Louis, telah mengerjakan pertanyaan tentang asal usul unsur dan partikel berenergi tinggi sejak ia menjadi sarjana di sana. Selama hampir tiga tahun di perguruan tinggi, Rauch bekerja pada detektor partikel yang disebut Trans-Iron Galactic Element Recorder, atau TIGER. Eksperimen ini melakukan penerbangan pertamanya dengan balon pada tahun 1995; penerbangan balon jangka panjang juga meluncurkan versi TIGER dari Antartika pada tahun 2001 hingga 2002 dan 2003 hingga 2004.

Saat Rauch berkembang dalam karir penelitiannya, dia membantu TIGER berkembang menjadi SuperTIGER yang lebih canggih. Pada 8 Desember 2012, SuperTIGER diluncurkan dari Antartika pada penerbangan pertamanya, meluncur pada ketinggian rata-rata 125.000 kaki dan mencetak rekor baru untuk penerbangan balon ilmiah terlama—55 hari. SuperTIGER juga terbang selama 32 hari dari Desember 2019 hingga Januari 2020. Eksperimen tersebut mengukur kelimpahan unsur pada tabel periodik hingga barium, nomor atom 56.

Eksperimen Stasiun Luar Angkasa Untuk Menyelidiki Asal Usul Unsur

Brian Rauch (kiri), peneliti utama konsep misi TIGERISS, dan Richard Bose, insinyur peneliti senior di Universitas Washington di St. Louis, terlihat di Antartika pada 8 Januari 2019. Mereka berada di Antartika untuk memulihkan eksperimen SuperTIGER (latar belakang ) setelah penerbangannya pada balon ilmiah. Kredit: Kaija Webster (ASC)

Di Stasiun Luar Angkasa Internasional, keluarga instrumen TIGER akan melambung ke ketinggian baru. Tanpa gangguan dari atmosfer Bumi, eksperimen TIGERISS akan membuat pengukuran resolusi lebih tinggi dan mengambil partikel berat yang tidak mungkin dilakukan dari balon ilmiah. Tempat bertengger di stasiun ruang angkasa juga akan memungkinkan eksperimen fisik yang lebih besar—3,2 kaki (1 meter) di satu sisi—daripada yang bisa muat di satelit kecil, sehingga meningkatkan ukuran potensial detektor. Dan eksperimen itu bisa berlangsung lebih dari satu tahun, dibandingkan dengan kurang dari dua bulan dalam penerbangan balon. Para peneliti berencana untuk dapat mengukur elemen individu seberat timbal, nomor atom 82.

barang bintang

Semua bintang ada dalam keseimbangan yang rapuh—mereka perlu mengeluarkan energi yang cukup untuk melawan gravitasi mereka sendiri. Energi itu berasal dari menggabungkan unsur-unsur bersama untuk membuat yang lebih berat, termasuk karbon, nitrogen, dan oksigen, yang penting bagi kehidupan seperti yang kita kenal. Tetapi begitu sebuah bintang raksasa mencoba menggabungkan atom-atom besi, reaksinya tidak menghasilkan cukup tenaga untuk melawan gravitasi, dan inti bintang itu runtuh.

Ini memicu ledakan yang dikenal sebagai supernova, di mana gelombang kejut mengusir semua elemen berat yang telah dibuat di inti bintang. Ledakan itu sendiri juga menciptakan unsur-unsur berat dan mempercepatnya mendekati kecepatan cahaya—partikel yang oleh para ilmuwan disebut “sinar kosmik”.

Tapi itu bukan satu-satunya cara atom berat bisa terbentuk. Ketika sisa supernova superpadat yang disebut bintang neutron bertabrakan dengan bintang neutron lain, penggabungan dahsyat mereka juga menciptakan unsur-unsur berat.

TIGERISS tidak akan dapat menunjukkan supernova tertentu atau tabrakan bintang neutron, tetapi “akan menambahkan konteks tentang bagaimana elemen-elemen yang bergerak cepat ini dipercepat dan berjalan melalui galaksi,” kata Rauch.

Jadi berapa banyak supernova dan penggabungan bintang neutron masing-masing berkontribusi untuk membuat elemen berat? “Itu adalah pertanyaan paling menarik yang bisa kami jawab,” kata Rauch.

“Pengukuran TIGERISS adalah kunci untuk memahami bagaimana galaksi kita menciptakan dan mendistribusikan materi,” kata John Krizmanic, wakil penyelidik utama TIGERISS yang berbasis di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland.

TIGERISS juga akan memberikan kontribusi informasi tentang kelimpahan umum sinar kosmik, yang menimbulkan bahaya bagi astronot.


Teleskop sinar kosmik diluncurkan dari Antartika


Kutipan: Eksperimen stasiun luar angkasa untuk menyelidiki asal usul unsur (2022, 30 Agustus) diambil 31 Agustus 2022 dari

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.



Artikel ini pertama kali tayang di situs phys.org

Related Articles

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Back to top button