NASA Memecahkan Misteri 60 Tahun Ledakan Magnetik Cepat

Suar matahari dan lontaran massa korona di matahari disebabkan oleh "rekoneksi magnetik"—ketika garis-garis medan magnet dari arah yang berlawanan bergabung, bergabung kembali, dan terpisah, menciptakan ledakan yang melepaskan sejumlah besar energi. Kredit: Laboratorium Gambar Konseptual NASA

Hanya dalam beberapa menit, suar di Matahari dapat melepaskan energi yang cukup untuk memberi daya pada seluruh dunia selama 20.000 tahun. Suar matahari ini dipicu oleh proses eksplosif yang dikenal sebagai rekoneksi magnetik, dan para ilmuwan telah menghabiskan setengah abad terakhir mencoba untuk mencari tahu cara kerjanya.

Ini juga bukan sekadar keingintahuan ilmiah: Pemahaman yang lebih lengkap tentang rekoneksi magnetik dapat memungkinkan wawasan tentang fusi nuklir dan memberikan prediksi yang lebih baik tentang badai partikel dari Matahari yang dapat memengaruhi teknologi yang mengorbit Bumi.

Sekarang, para ilmuwan dengan Misi Multiskala Magnetosfer NASA , atau MMS, berpikir mereka telah menemukan jawabannya. Para peneliti telah mengembangkan teori yang menjelaskan bagaimana jenis rekoneksi magnetik yang paling eksplosif – yang disebut rekoneksi cepat – terjadi dan mengapa hal itu terjadi pada kecepatan yang konsisten. Teori baru menggunakan efek magnetik umum yang digunakan dalam perangkat rumah tangga, seperti sensor yang mengatur sistem pengereman anti-lock kendaraan dan mengetahui kapan penutup flip ponsel ditutup.

“Kami akhirnya memahami apa yang membuat jenis rekoneksi magnetik ini begitu cepat,” kata penulis utama studi baru Yi-Hsin Liu, seorang profesor fisika di Dartmouth College di New Hampshire dan wakil ketua tim teori dan model MMS. “Kami sekarang memiliki teori untuk menjelaskannya sepenuhnya.”

Rekoneksi magnetik adalah proses yang terjadi dalam plasma , kadang-kadang disebut keadaan materi keempat. Plasma terbentuk ketika gas telah diberi energi yang cukup untuk memecah atom-atomnya, meninggalkan berbagai elektron bermuatan negatif dan ion bermuatan positif yang ada berdampingan. Bahan yang energik dan seperti cairan ini sangat peka terhadap medan magnet.

Dari suar di Matahari, ke ruang dekat Bumi, hingga lubang hitam, plasma di seluruh alam semesta mengalami rekoneksi magnetik, yang dengan cepat mengubah energi magnetik menjadi panas dan percepatan. Meskipun ada beberapa jenis rekoneksi magnetik, satu varian yang sangat membingungkan dikenal sebagai rekoneksi cepat, yang terjadi pada tingkat yang dapat diprediksi.

"Kami telah mengetahui untuk sementara bahwa rekoneksi cepat terjadi pada tingkat tertentu yang tampaknya cukup konstan," kata Barbara Giles, ilmuwan proyek untuk MMS dan ilmuwan penelitian di Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. "Tapi apa yang benar-benar mendorong tingkat itu masih menjadi misteri, sampai sekarang."

Visualisasi ini menunjukkan efek Hall, yang terjadi ketika gerakan ion yang lebih berat (biru) terlepas dari elektron yang lebih ringan (merah) saat mereka memasuki wilayah dengan arus listrik yang kuat (wilayah emas). Kredit: Tom Bridgman/Studio Visualisasi Ilmiah NASA

Penelitian baru, yang diterbitkan dalam sebuah makalah di jurnal Nature's Communications Physics dan sebagian didanai oleh National Science Foundation, menjelaskan seberapa cepat rekoneksi terjadi secara khusus dalam plasma tanpa tumbukan - sejenis plasma yang partikelnya cukup tersebar sehingga partikel individu tidak bertabrakan satu sama lain. Di mana rekoneksi terjadi di ruang angkasa, sebagian besar plasma berada dalam keadaan tanpa tabrakan ini, termasuk plasma di semburan matahari dan ruang di sekitar Bumi.

Teori baru menunjukkan bagaimana dan mengapa rekoneksi cepat kemungkinan dipercepat oleh efek Hall, yang menggambarkan interaksi antara medan magnet dan arus listrik. Efek Hall adalah fenomena magnetik umum yang digunakan dalam teknologi sehari-hari, seperti sensor kecepatan roda kendaraan dan printer 3D, di mana sensor mengukur kecepatan, jarak, posisi, atau arus listrik.

Selama rekoneksi magnetik yang cepat, partikel bermuatan dalam plasma – yaitu ion dan elektron – berhenti bergerak sebagai satu kelompok. Saat ion dan elektron mulai bergerak secara terpisah, mereka menimbulkan efek Hall, menciptakan ruang hampa energi yang tidak stabil di mana rekoneksi terjadi. Tekanan dari medan magnet di sekitar ruang hampa energi menyebabkan ruang hampa meledak, yang dengan cepat melepaskan sejumlah besar energi pada tingkat yang dapat diprediksi.

Teori baru akan diuji di tahun-tahun mendatang dengan MMS, yang menggunakan empat pesawat ruang angkasa yang diterbangkan di sekitar Bumi dalam formasi piramida untuk mempelajari rekoneksi magnetik dalam plasma tanpa tabrakan. Di laboratorium luar angkasa yang unik ini, MMS dapat mempelajari rekoneksi magnetik pada resolusi yang lebih tinggi daripada yang mungkin dilakukan di Bumi.

“Pada akhirnya, jika kita dapat memahami bagaimana rekoneksi magnetik beroperasi, maka kita dapat memprediksi dengan lebih baik peristiwa yang dapat berdampak pada kita di Bumi, seperti badai geomagnetik dan semburan matahari,” kata Giles. “Dan jika kita dapat memahami bagaimana rekoneksi dimulai, itu juga akan membantu penelitian energi karena para peneliti dapat mengontrol medan magnet dengan lebih baik pada perangkat fusi.”

Demi untuk memenuhi kebutuhan para pembeli yang ingin, NagaPulsa.com menyediakan beberapa produk yang dibutuhkan berkaitan dengan Token Listrik via PayPal ini. Diantara lain adalah Token 10K, Token 20K, Token 50K, Token 100K, Token 200K, Token 500K, Token 1 Juta.