Semburan sinar gamma
Semburan sinar gamma (SSG) (, disingkat "GRBs") adalah fenomena semburan cemerlang sinar gamma dari tempat tertentu di luar angkasa pada saat tertentu. Durasi semburan sinar gamma biasanya beberapa detik, tetapi dapat bervariasi dari beberapa milisekon hingga beberapa menit, akan tetapi bekasnya dapat terlihat lebih lama namun tidak lagi berupa sinar gamma melainkan
gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih panjang (sinar-X, ultraungu, atau cahaya tampak.).
Radiasi cemerlang yang diamati dari kebanyakan SSG dipercaya dipancarkan pada saat terjadinya supernova atau hipernova ketika bintang bermassa besar yang berotasi dengan cepat, meledak membentuk bintang neutron, bintang kuark, atau lubang hitam. SSG dengan durasi yang lebih pendek berasal dari proses yang berbeda, yaitu bintang neutron biner yang saling mengitari satu sama lain bertabrakan menjadi satu.
Sumber SSG sangat jauh dari bumi yaitu miliaran tahun cahaya, sehingga semburan yang dihasilkan sangatlah dahsyat (umumnya energi SSG dalam beberapa detik sama dengan energi matahari yang dipancarkan selama hidupnya sampai berumur 10 miliar tahun) dan juga sangat langka (setiap galaksi hanya terdapat sedikit SSG dalam waktu jutaan tahun). SSG
yang pernah diamati berasal dari luar galaksi Bima Sakti, walaupun ada fenomena yang mirip SSG yaitu "soft gamma repeater" (SGR) yang berasal dari magnetar (bintang neutron dengan medan magnet yang sangat kuat) di dalam galaksi Bima Sakti. Ilmuwan berhipotesis bahwa SSG di dalam galaksi Bima Sakti yang tepat menghadap ke bumi akan menyebabkan peristiwa kepunahan massal.
SSG pertama kali dideteksi oleh Satelit Vela milik Amerika Serikat yang sebenarnya bertujuan untuk mengamati tes senjata nuklir yang kemungkinan dilakukan Uni Soviet. Setelah terdeteksi, ratusan model diusulkan para ilmuwan untuk menjelaskan hal ini, misalnya tabrakan antara komet dengan bintang neutron. Sedikit informasi yang dapat digunakan untuk mengkonfirmasi model yang diusulkan sampai
pada tahun 1997 ketika bekas SSG berupa sinar-X dan cahaya tampak berhasil terdeteksi dan pengukuran langsung pergeseran merahnya (naiknya panjang gelombang dan menurunnya frekuensi sebuah gelombang elektromagnetik) menggunakan spektroskopi, serta pengukuran jarak dan energi yang dipancarkan. Penemuan ini beserta penelitian selanjutnya menyimpulkan bahwa SSG terjadi di galaksi yang jauh.
Semburan sinar gamma pertama kali diamati oleh Satelit Vela milik Amerika Serikat yang digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma yang dipancarkan tes senjata nuklir di luar angkasa. Amerika Serikat menduga bahwa Uni Soviet mencoba melakukan tes senjata nuklir rahasia setelah menandatangani Perjanjian Pelarangan Tes Nuklir pada 1963. Pada 2 Juli 1967 satelit Vela 4 dan Vela 3 mendeteksi radiasi
gamma yang sangat berbeda dari senjata nuklir pada umumnya. Tidak mengetahui pasti apa yang terjadi tim di Los Alamos National Laboratory yang dipimpin oleh Ray Klebesadel mengarsipkan data untuk investigasi lebih lanjut. Satelit lain dengan instrumen yang lebih canggih diluncurkan dan menemukan hal yang sama. Dengan analisis yang lebih lanjut diambil kesimpulan bahwa peristiwa ini berasal dari luar bumi dan tata surya. Penemuan ini dipublikasikan tahun 1973.
Teori-teori awal mengenai SSG menyatakan bahwa peristiwa ini terjadi di sumber yang dekat dan berada pada Galaksi Bima Sakti. Pada tahun 1991 Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) dan instrumennya yang bernama Burst and Transient Source Explorer (BATSE), sebuah detektor sinar gamma super sensitif, menunjukkan bahwa distribusi SSG bersifat isotropik atau tersebar di seluruh penjuru langit dan tidak terkonsentrasi di dekat bidang Bima Sakti. Pola tersebut membuktikan bahwa SSG terletak di luar Bima Sakti.
Setelah penemuan SSG, astronom mencari cara untuk menelitinya, misalnya dengan mengamati objek yang kebetulan berada di posisi SSG yang baru terjadi. Astronom mempertimbangkan berbagai objek seperti katai putih, pulsar, supernova, gugus bola, dan kuasar. Cara tersebut tidak berhasil sehingga ilmuwan telah setuju bahwa mereka membutuhkan satelit dan peralatan yang lebih canggih untuk meneliti peristiwa ini.
Beberapa model menyatakan bahwa seharusnya SSG diikuti oleh emisi berupa gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih panjang, emisi ini disebabkan oleh tumbukan antara semburan dengan gas luar angkasa. Emisi inilah yang disebut bekas atau jejak SSG, Pencarian awal tidak berhasil, namun pada Februari 1997 satelit BeppoSAX buatan Italia-Belanda mendeteksi sebuah
semburan dan dengan cepat mengarahkan kamera sinar-X kearahnya, emisi sinar-X dapat terdeteksi. Teleskop William Herschel di Kepulauan Canaria berhasil mendeteksi jejak SSG tersebut yang sekarang berupa cahaya tampak 20 jam setelah semburan. Gambar yang diambil menunjukkan galaksi yang jauh dan redup yang menjadi sumber dari semburan tersebut.
Misi BeppoSAX dan CGRO (serta BATSE) berakhir masing-masing tahun 2002 dan 2000. Akan tetapi, penemuan baru tentang SSG memotivasi pembangunan satelit baru dengan peralatan khusus dan canggih untuk meneliti SSG, terutama awal semburan. Misalnya HETE-2 pada tahun 2000 dan berakhir tahun 2006, Swift yang diluncurkan tahun 2004 dan masih berfungsi tahun 2016. Ada juga
Fermi Gamma-ray Space Telescope tahun 2008 yang dapat mendeteksi ratusan semburan setiap tahunnya. Satelit di atas terhubung dengan teleskop optik di bumi yang telah dimodifikasi dengan kontrol robotik yang dengan cepat (bahkan beberapa detik) dapat mengarahkan diri ke sumber SSG setelah mendapat sinyal dari satelit. Dengan cara ini ilmuwan dapat meneliti SSG ketika masih berlangsung.
Semburan sinar gamma dapat dikelompokkan berdasarkan lamanya berlangsung, yaitu semburan singkat dan semburan panjang. Semburan singkat berlangsung kurang dari dua detik, tipe ini sulit untuk diteliti karena waktunya yang singkat, baru pada tahun 2005 jejak dari semburan tipe ini berhasil ditemukan dan menunjuk pada wilayah yang sedikit atau sama sekali tidak ada proses
pembentukan bintang, misalnya galaksi elips yang besar atau bagian pusat dari gugus galaksi. Dengan hal ini semburan singkat tidak ada hubungannya dengan bintang bermassa besar, dan hal ini mengkonfirmasi adanya perbedaan semburan singkat dengan semburan panjang selain waktu berlangsungnya. Semburan ini juga tidak berhubungan dengan supernova. Semburan singkat diduga berasal dari
tumbukan antar bintang neutron yang berada pada sistem biner (mengelilingi satu sama lain). Sekitar 30% SSG merupakan semburan singkat.
Kebanyakan SSG merupakan semburan panjang, semburan tipe ini menghasilkan jejak yang lebih cerah dan lama sehingga lebih banyak diteliti. Hampir semua SSG yang telah diteliti secara mendetail menunjuk pada galaksi dengan proses pembentukan bintang yang cepat, ada juga yang menunjuk pada supernova. Dengan begitu ilmuwan menyimpulkan bahwa sumber SSG berdurasi panjang berasal dari matinya bintang
bermassa besar. Para ilmuwan juga mengusulkan jenis SSG baru yaitu semburan ultra-panjang dengan durasi 10000 detik atau lebih, diduga semburan jenis ini berasal dari ledakan bintang biru raksasa. Hanya ada sedikit semburan ultra-panjang yang diketahui contohnya GRB 091024 A, GRB 101225 A, dan GRB 111209 A. Studi terbaru berkata lain, bukti akan adanya semburan tipe baru dengan asal muasal baru masih belum cukup, perlu penelitian lebih lanjut untuk mengambil kesimpulan pasti.
Semburan sinar gamma dapat dilihat dari bumi dengan sangat jelas walupun jaraknya yang luar biasa jauh. Rata-rata SSG memiliki magnitudo absolut yang sama dengan bintang yang cerah di galaksi kita sendiri, walaupun jaraknya yang mencapai miliaran tahun cahaya. Kebanyakan energi yang dipancarkan berupa sinar gamma, namun ada juga SSG yang memiliki bekas berupa cahaya