Planet kita terus-menerus dibombardir oleh partikel berenergi tinggi dari luar angkasa—sebuah fenomena yang dikenal sebagai radiasi kosmik. Meskipun istilah ini terdengar menakutkan, sebagian besar radiasi ini tidak berbahaya. Ini mencakup cahaya tampak dan partikel subatom yang mengalir melalui kosmos, sering disebut sebagai sinar kosmik. Ada yang berasal dari Matahari kita, ada pula yang berasal dari Bima Sakti, dan ada pula yang menempuh jarak yang sangat jauh dari galaksi lain.
Skala Dampak Ekstragalaksi
Sungguh luar biasa bahwa Bumi secara rutin mencegat partikel dari galaksi yang jaraknya jutaan tahun cahaya. Partikel-partikel ini kehilangan energi seiring berjalannya waktu, namun beberapa masih datang dengan kekuatan yang luar biasa. Energinya diukur dalam elektron volt (eV), satuan yang sangat kecil—26 juta triliun eV sama dengan satu joule (energi untuk memanaskan satu sentimeter kubik air sebesar 1 derajat Celcius). Namun, sinar kosmik sering kali membawa mega-elektron volt (MeV) atau bahkan giga-elektron volt (GeV).
Namun, beberapa sinar kosmik di luar dugaan. Pada tahun 1991, detektor Fly’s Eye mencatat sebuah partikel dengan energi 320 triliun eV, atau 320 miliar GeV. Partikel “Ya Tuhan” (OMG) ini memiliki energi kinetik sebesar 51 joule—setara dengan bola lengkung lambat, namun terkonsentrasi menjadi satu partikel subatom.
Apa yang Membuat Partikel Ini Begitu Aneh?
Proton, partikel fundamental penyusun sinar ini, berukuran sangat kecil. Sebagai gambaran, proton dibandingkan dengan jeruk sama seperti jeruk jika dibandingkan dengan orbit Neptunus. Partikel OMG bergerak dengan kecepatan 99,9999999999999999999995% kecepatan cahaya. Sekiranya ia telah berpacu dengan foton sejak alam semesta lahir, ia hanya akan tertinggal 600 meter saat ini.
Dari Mana Energi Ini Berasal?
Sumbernya kemungkinan besar adalah lubang hitam supermasif di galaksi jauh. Lubang hitam ini mengeluarkan berkas materi dan energi yang kuat, membawa medan magnet yang kuat. Partikel bermuatan, seperti proton, mengalami percepatan dalam medan ini. Tabrakan antar awan gas semakin meningkatkan energinya melalui proses yang disebut “percepatan Fermi orde pertama”—sebuah trebuchet kosmik yang melemparkan partikel dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.
Sinar kosmik berenergi tertinggi kedua yang pernah terdeteksi, dijuluki Amaterasu, berasal dari galaksi PKS 1717+177, yang terkenal dengan pancarannya yang kuat. Peristiwa-peristiwa ini begitu energik sehingga mengerdilkan apa pun yang bisa kita ciptakan di Bumi.
Pelanggaran Aturan Kosmik?
Namun, partikel OMG menantang pemahaman kita tentang fisika. Alam semesta dipenuhi dengan latar belakang gelombang mikro kosmik—radiasi berenergi rendah yang tersisa dari Big Bang. Pada kecepatan mendekati cahaya, partikel menghadapi radiasi yang diperkuat oleh efek Doppler. Hal ini akan memperlambatnya, atau bahkan memecahnya menjadi partikel lain.
Namun, partikel OMG berhasil mencapai kita meskipun ada kendala-kendala ini. Solusinya mungkin bukan proton, melainkan inti yang lebih berat—seperti besi—yang berinteraksi secara berbeda dengan latar belakang gelombang mikro kosmik.
Jendela Menuju Alam Semesta Awal
Keberadaan sinar kosmik berenergi sangat tinggi ini membuktikan bahwa sumber energi ekstrem ada di luar galaksi kita. Ini seperti melihat sekilas sepersekian detik setelah Big Bang. Alam semesta terus-menerus mengungkap rahasianya, dan partikel-partikel ini hanyalah salah satu caranya.
