Erupti Matahari yang Dipicu oleh Komet

Erupti Matahari yang Dipicu oleh Perlintasan Komet

23 Desember 2004

Frédéric Deroche telah memberi tahu saya tentang sebuah situs:

http://www.jmccanneyscience.com

yang merupakan situs milik Jim Mac Canney, yang menampilkan video menarik terkait perlintasan komet dekat Matahari. Gambar-gambar ini diambil menggunakan koronografer, perangkat sederhana di mana gambar Matahari disamarkan oleh sebuah cakram yang dipasang di ujung batang (terlihat). Dengan demikian, struktur korona Matahari dapat diamati. Komet merupakan massa yang sangat kecil dibandingkan dengan Matahari. Komet Halley memiliki ukuran seperti bukit dan massa yang lebih kecil. Oleh karena itu, efek gravitasi dan efek pasang surut dapat dianggap sangat kecil. Namun, saat komet mendekati Matahari, ia melewati angin matahari yang sangat kuat. Maka dapat dipikirkan bahwa komet tersebut memperoleh muatan listrik yang besar. Dalam film tersebut, kita dapat melihat bahwa pada saat komet berada sangat dekat dengan Matahari, terjadi erupsi matahari yang sangat intens. Dapat dipikirkan bahwa pemicunya mungkin bersifat elektromagnetik. Berikut ini beberapa gambar yang diambil dari film tersebut:

Saat sebelum terjadi pelepasan fenomena

Pelepasan cepat erupsi matahari

Sebelum erupsi selesai

Komet menjauh

Untuk menonton film (mpeg 2 megabyte)

Ini merupakan erupsi matahari yang dipicu. Kita tahu bahwa erupsi semacam ini berdampak pada iklim Bumi. Tidak mustahil bahwa sisa-sisa objek yang terpecah akibat efek pasang surut suatu saat nanti dapat memicu Matahari secara massal, memberikan aktivitas sementara yang mungkin sangat intens, bahkan merusak. Kita masih sangat kurang memahami fenomena ini, sama seperti kita belum memahami dengan baik interaksi elektromagnetik antara planet dan objek-objek tak terduga. Dari studi paleomagnetisme, kita mengetahui bahwa ada variasi besar dalam geometri medan magnet Bumi. Apa yang menyebabkan fenomena ini? Pertama-tama, kita harus mengingat bahwa asal usul medan magnet Bumi masih belum diketahui. Pembaca mungkin sering mendengar istilah "efek magnetik". Namun, itu masih ... hanya sebuah kata. Beberapa tahun lalu, saya menghadiri sebuah kuliah umum di Marseille oleh seorang astrofisikawan yang khusus meneliti bidang ini. Setelah kuliah tersebut, menjadi jelas bahwa dalam setengah abad terakhir para teoretisi tidak maju sedikit pun. Jika kita tidak tahu mengapa Bumi memiliki medan magnet, bagaimana mungkin kita bisa membayangkan proses yang bisa membalikkan medan tersebut?

Saya pribadi berpendapat bahwa kita hanya memahami sebagian kecil objek-objek yang membentuk tata surya. Kita memiliki data tentang objek-objek yang tenang di orbitnya: planet dan satelit, tetapi kita tidak tahu banyak tentang objek-objek tak terduga yang bisa menimbulkan gangguan. Yang kita ketahui sejak karya J.M. Souriau adalah ke mana arah tata surya cenderung: menuju ke keadaan yang rileks, di mana bilangan emas juga berperan. Dalam keadaan rileks ini, planet-planet cenderung berlokasi dalam satu bidang yang sama: bidang eklips. Orbit-orbit menjadi melingkar. Putaran planet dan satelit sejalan. Yang mengendalikan proses ini adalah efek pasang surut, yang bersifat meredam, sayangnya sulit dinilai dan dimodelkan. Ada analisis tata surya yang dilakukan dengan bantuan komputer besar, di mana planet dan objek lain dianggap sebagai bola dengan densitas konstan. Dalam proses ini, "fenomena kacau" bisa menyebabkan perubahan sumbu planet, dll. Dan menulis bahwa kehidupan tidak bisa berkembang di planet yang tidak memiliki satelit seperti Bumi kita, karena "fenomena kacau" bisa menyebabkan perubahan sumbu rotasi yang tidak dapat diprediksi.

Saya setuju dengan Souriau yang mengatakan bahwa pendekatan ini tidak valid karena tidak memperhitungkan fenomena meredam. Apa yang dimaksud dengan hal ini? Mari kita mulai dengan contoh sistem biner yang diasumsikan awalnya tidak meredam. Yaitu pasangan Pluto-Charon. Kedua objek ini dianggap mengorbit pusat gravitasi bersama "dengan saling menatap mata", dalam posisi "hampir stasioner". Masing-masing objek membentuk bentuk lain pada objek lainnya dalam bentuk elipsoida yang menunjuk sumbu panjangnya ke arah objek lain.

Namun, jika objek-objek tersebut mengorbit pusat gravitasi bersama dan memiliki rotasi sendiri, maka permukaan bahkan seluruh massa mereka dilalui oleh apa yang bisa disebut "gelombang densitas". Ini ... agak samar. Bulan membentuk gelombang di permukaan Bumi dengan amplitudo sekitar satu meter (yang mengelilingi Bumi dalam 24 jam). Bulan secara terus-menerus memberi Bumi bentuk elipsoida yang memanjang. Jika Bulan mengorbit Bumi pada jarak 40.000 kilometer, maka orbitnya akan geosinkron. Gelombang di Bumi akan tetap diam dan tidak ada fenomena meredam. Namun, kenyataannya tidak demikian. Bulan mengorbit Bumi dalam waktu 28 hari, sementara Bumi berputar pada porosnya ... 28 kali lebih cepat. Maka Bulan menarik "gelombang" di Bumi bersamanya. Secara tidak langsung, dipol kecil ini mengubah lintasan Bulan, seperti pelatih di atas kuda yang menarik tali kuda agar berlari lebih cepat. Bumi mengirim energi ke Bulan sehingga Bulan perlahan menjauh dari kita dengan kecepatan 4 cm per tahun. Sebaliknya, satelit kita memperlambat rotasi Bumi. Hari-hari di masa lampau lebih pendek.

Pergerakan relatif gelombang densitas ini, gelombang yang mengelilingi Bumi dalam waktu 24 jam, menyebabkan pencampuran, sehingga menghasilkan pemanasan dan akhirnya dissipasi energi melalui radiasi.

Kedua objek saling berinteraksi. Saat ini, Bulan mengalami gerakan osilasi yang disebut librasi, sehingga Bulan menunjukkan bukan 50% permukaannya, tetapi 59%. Sebelumnya, Bulan mungkin berputar pada porosnya. Jika Bulan terbentuk sebagai hasil ledakan akibat tabrakan dengan Bumi, ia mungkin memiliki magma, atau setidaknya kecenderungan fluiditasnya lebih besar. Evolusi sistem Bumi-Bulan masih perlu dimodelkan. Memang baru belakangan ini hipotesis bahwa Bulan terbentuk akibat tabrakan antara Bumi dengan objek seukuran Mars kembali mendapat perhatian. Distribusi massa Bulan tidak menunjukkan simetri bola. Bulan memiliki ketidakseimbangan massa. Ini sesuai dengan hipotesis bahwa saat Bulan terbentuk, ia mungkin merupakan objek yang relatif cair. Maka benda-benda paling padat bisa berpindah ke pusatnya dan secara tidak langsung ke sisi yang menghadap Bumi. Kemudian, seiring waktu, magma Bulan hanya bisa mendingin hingga membeku, yang ditunjukkan oleh tidak adanya aktivitas seismik di Bulan.

Kembali ke tata surya. Io mengorbit sangat dekat dengan Jupiter dan juga berputar pada porosnya. Jupiter cenderung memberi Io bentuk sedikit elips (selalu dalam bentuk elipsoida memanjang). Rotasi Io menyebabkan pencampuran massa objek tersebut. Di sini, fenomena meredam langsung terlihat: mempertahankan aktivitas vulkanik yang sangat intens di Io. Magma Io tidak akan mendingin karena terus-menerus mendapat energi dari pengadukan yang terus-menerus dilakukan oleh Jupiter (dengan frekuensi rotasi Io, yaitu setiap 1,77 hari Bumi). Para astronom berpikir bahwa pengadukan Io juga bisa disebabkan oleh keberadaan saudaranya, Europa dan Ganymede.

Mekanisme meredam mengarahkan sistem ke keadaan di mana pertukaran energi minimal. Jika kita memiliki sistem planet yang terdiri dari satu bintang dan dua planet yang mengorbitnya dengan periode T1 dan T2, keduanya akan berinteraksi menggunakan material cair dari bintang sebagai "antena". Mereka akan membentuk permukaan bintang, yang mengubah geometri medan gravitasi. Sistem akan berubah hingga orbit mencapai keadaan pertukaran energi minimal, yaitu hingga rasio periode sesuai dengan "bilangan yang paling tidak resonan", lebih dikenal sebagai bilangan emas.

Jika sistem terdiri dari beberapa planet, efek meredam cenderung menempatkan planet-planet dalam orbit melingkar, didistribusikan bukan menurut hukum Titus-Bode (yang merupakan pendekatan) tetapi menurut hukum emas Souriau:

1,9n

Sedangkan hukum Titus-Bode adalah:

2,4 (0,4 + 0,3 x 2n)

Di bawah ini, kedua hukum dibandingkan:

Hukum, dalam koordinat logaritmik.

Namun, tata surya tidak persis sesuai dengan hukum ini atau hukum-hukum tersebut. Ada perbedaan. Sistem memiliki sabuk asteroid. Pluto mengorbit dalam bidang yang cukup berbeda dari bidang eklips. Orbit Uranus benar-benar terletak di bidang ini, dll. Dari mana asalnya? Kapan terjadi? Kita tidak tahu, sama seperti kita tidak tahu usia ... cincin Saturnus. Kita hanya tahu bahwa cincin-cincin ini berada di dalam bola Roche planet, wilayah di mana benda yang komponennya hanya terikat oleh gaya gravitasi akan hancur. Saturnus memiliki diameter 120.660 km. Diameter bola Roche-nya adalah 2,5 x 10.660 = 300.000 km. Memang, diameter cincin D, yang ditemukan pada tahun 1969 oleh astronom Prancis Pierre Guérin menggunakan teleskop di Pic du Midi, berada pada jarak 141.000 km dari pusat Saturnus. Maka mungkin saja cincin-cincin ini adalah sisa-sisa satu atau beberapa satelit yang, karena keausan orbitnya, masuk ke wilayah ini dan hancur. Tapi kapan? Misteri. Cincin Saturnus bisa berusia sepuluh ribu tahun atau bahkan miliaran tahun.

Penting untuk menyadari betapa besar ketidaktahuan kita. Demikian pula, kita tidak benar-benar tahu bagaimana tata surya terbentuk, apakah dengan atau tanpa planetoid. Menciptakan sebuah kata tidak pernah menyelesaikan masalah. Saya masih ingat kurang dari sepuluh tahun yang lalu, Pierre Guérin berkata kepadaku, "Kau tahu, jika kau ceritakan ke mana-mana bahwa Matahari terbentuk dalam gugus bintang, kau akan mendapat masalah." Saat itu, teori dominan adalah kelahiran yang terisolasi. Mengapa? Siapa tahu. Mungkin karena "efek konsensus". Suatu hari jurnalis sains Serge Jodra menerbitkan artikel di Ciel et Espace berjudul "Tapi di mana saudara-saudara Matahari?" Saat ini konsensus telah bergeser mendukung teori bahwa Matahari terbentuk dalam gugus bintang. Berapa banyak yang ada, berapa massa mereka? Sulit untuk dikatakan. Jodra hanya menebak sekitar dua ratus, begitu saja.

Apa yang bisa kita bayangkan adalah bahwa dalam gugus muda semacam itu, interaksi antar objek yang baru terbentuk, dalam bentuk proto-bintang, bisa sangat intens. Dengan dua mekanisme ekstrem: "kanibalisme" dan efek slingshot. Kanibalisme mudah dibayangkan. Efek slingshot memberi kecepatan berlebih pada objek yang lebih ringan, yang bisa mendorong mereka keluar dari gugus (dengan cara yang sama, tata surya mendorong sisa-sisa kecil yang kemudian hilang ke ruang antarbintang atau membentuk wilayah pinggiran jauh tempat komet dan asteroid "hidup". Dalam perspektif ini, kembali ke dinamika gugus, bintang-bintang yang lebih ringan mungkin yang pertama kali meninggalkan gugus. Ini adalah manifestasi dari kecenderungan menuju keseimbangan termodinamik. Sistem tata surya awal berperilaku seperti molekul gas. Interaksi mereka dengan pertukaran energi kinetik cenderung menghasilkan distribusi kecepatan berbentuk kurva Gauss, seperti lonceng, dengan objek-objek cepat yang ... meninggalkan gugus. Tambahkan efek geseran yang terkait dengan rotasi gugus di sekitar galaksi. Akhirnya, gugus ini akan membentuk seperti tetesan tinta yang dilemparkan ke permukaan cairan yang berputar.

Tabrakan antar sistem tata surya awal memberi momentum kinetik pada cangkang gas dan debu mereka, yang akan mereka pertahankan setelah bintang-bintang tersebar ke seluruh galaksi.

Apa yang kita tidak tahu, tetapi saya bayangkan cukup jelas, adalah fenomena elektromagnetik intens yang mungkin terjadi dalam sistem planet awal ini, objek-objek langit yang bermuatan listrik saat melewati debu. Saat tata surya terbentuk, proto-planet mungkin bergerak dalam awan debu dan molekul di mana badai-badai yang intensitasnya mungkin melampaui imajinasi kita terjadi.

Dalam artikelnya, Jodra mengusulkan bahwa gugus awal yang menjadi asal Matahari kita mungkin mengandung satu atau beberapa bintang masif dengan umur pendek, bintang-bintang yang, seperti spora kosmik, menyediakan debu bagi proto-bintang lainnya yang nantinya akan membentuk planet-planet batuan. Ketika bintang-bintang dengan massa 20 kali massa Matahari meledak, siapa yang bisa tahu apa yang terjadi pada inti besinya? Ketika bintang SN 1987A meledak, satu-satunya supernova yang bisa diamati "dari dekat", di awan Magellan, galaksi yang sangat dekat dengan kita, objek residu yang menyerupai dua cincin asap indah membuat para astrofisikawan bingung total. Jadi, supernova yang meledak bisa mengirimkan apa saja ke ruang angkasa, termasuk serpihan besi berukuran besar. Salah satu serpihan itu bahkan bisa menjadi inti logam Bumi saat ini.

Berapa nilai medan magnet yang ada di pusat bintang masif? Kemungkinan besar besar, mengingat pulsar dianggap sebagai inti bintang masif yang terbuka. Menjadi bintang neutron, objek-objek ini berputar sangat cepat. Mereka memancarkan gelombang elektromagnetik. Mengapa? Karena dipol magnetik yang berputar memancarkan radiasi. Jika inti besi bintang masif tidak berubah menjadi bintang neutron, mungkin ia terbelah menjadi banyak fragmen. Apakah ini asal usul meteorit besi? Apakah inti padat Bumi merupakan hasil tabrakan antara Bumi "biasa", yang magma-nya mendingin dengan tenang, dan sepotong inti bintang masif yang mengambang? Dalam kondisi seperti ini, apakah medan magnet Bumi hanya merupakan momen magnetik dari sepotong besi yang ditelan oleh Bumi muda? Tidak ada yang mewajibkan momen magnetik ini harus sejajar dengan sumbu rotasi Bumi, tetapi kita bisa menduga bahwa saat berinteraksi dengan magma, kedua putaran tersebut cenderung menyelaraskan.

Semua ini membuat banyak "jika" dan bahan untuk dipikirkan oleh para planetolog. Yang bisa kita bayangkan selanjutnya adalah bahwa tata surya pernah dikunjungi dari waktu ke waktu oleh serpihan-serpihan besi, sisa dari inti bintang masif yang meledak. Fragmen-fragmen ini memiliki momen magnetik yang mungkin cukup kuat untuk menyebabkan perubahan arah kutub magnet Bumi saat melewati, meskipun efek pasang surut akibat massa relatif kecil objek-objek ini menghasilkan efek yang bisa diabaikan terhadap planet, kecuali terhadap perubahan besar dalam geometri magnetiknya.

Inilah yang membuat saya teringat film ini yang menunjukkan erupsi matahari yang dipicu oleh sentuhan kecil komet: skenario di mana efek elektromagnetik mendominasi dibandingkan efek gravitasi murni dan efek pasang surut.

Kita tahu tentang gerakan yang disebut "praesesi ekuinoks", yang ditemukan oleh Hipparcos pada abad ke-2 sebelum Masehi. Sumbu rotasi Bumi berputar, membentuk kerucut, dengan periode 26.000 tahun. Ini adalah apa yang dilakukan oleh gyro yang kecepatan rotasinya konstan. Sumbu akan membentuk kerucut. Ini adalah cara gyro bereaksi terhadap tarikan gravitasi Bumi, yang cenderung menempatkan sumbunya mendatar. Gyro yang kecepatan rotasinya melambat disebut top. Sumbu rotasi top tidak membentuk kerucut, tetapi ujung bergerak sumbu top membentuk spiral di atas setengah bola. Spiral ini membesar perlahan hingga akhirnya top jatuh ke permukaan pendukungnya.

Bumi memiliki tonjolan ekuatorial. Distribusi massa ini membuat Bumi cenderung menempatkan tonjolan ini dalam bidang orbit Bulan dan bidang orbit Bumi. Semua ini saling berinteraksi dengan kuat, dan pada akhirnya kedua bidang seharusnya berimpit, sama seperti semua bidang orbit planet dan satelit dengan bidang eklips. Karena Bumi berputar, ia berperilaku seperti gyro yang, alih-alih jatuh, justru cenderung berdiri kembali. Jika kecepatan rotasi Bumi tetap konstan, sumbunya akan membentuk kerucut. Namun karena kecepatan ini berkurang seiring waktu, tidak hanya sumbu rotasi Bumi berputar, tetapi juga perlahan berdiri kembali. Untuk membayangkan gerakan praesesi Bumi, kita harus menggantung gyro dengan tali, atau menghubungkannya ke sumbu vertikal melalui engsel, lalu mengamati bayangannya di cermin datar. Kita akan melihat gyro berputar dan secara bertahap berdiri kembali. Ini adalah eksperimen yang sesuai untuk klub astronomi kecil.

Kembali ke Panduan Kembali ke Halaman Utama

Jumlah kunjungan ke halaman ini sejak 23 Desember 2004:

Gambar

![p