Misteri Semesta Alam yang Tersembunyi di Dalam Matahari, Apa Itu…?

Saat kita menatap semesta alam yang luas dan menakjubkan, jutaan bintang bersinar terang di langit malam. Namun di antara sekian banyak bintang tersebut, ada satu yang sangat istimewa. Bintang ini tidak hanya menguasai langit kita, tetapi juga menjadi pusat kehidupan kita, matahari. Bintang kuning kecil yang terbakar di pusat tata surya ini, sejak jaman kuno telah memicu imajinasi tak terbatas bagi banyak generasi dengan sinarnya yang misterius. Manusia purba menciptakan berbagai mitos dan legenda untuk menjelaskan sinar matahari yang memukau. Kini dengan kemajuan teknologi yang melampaui impian paling gila orang dahulu kala, kita dapat menelusuri berbagai fenomena aneh yang terjadi di dalam dan di luar matahari. Kita dapat menelusuri berbagai fenomena aneh yang terjadi di dalam dan di luar matahari pada tingkat eksplorasi yang belum pernah ada sebelumnya. Memperlihatkan sisi bintang ini yang belum pernah disaksikan sebelumnya dengan menggunakan berbagai panjang gelombang energi elektromagnetik. Cahaya yang akan kita amati meskipun bergerak dengan kecepatan cahaya membutuhkan waktu sekitar 8 menit 20 detik untuk mencapai bumi setelah meninggalkan matahari. Ini berarti, matahari yang kita lihat saat ini sebenarnya adalah kondisi matahari beberapa menit yang lalu. Lebih mengejutkan lagi jika kita mempertimbangkan proses di mana foton yang dihasilkan di inti matahari menembus berbagai lapisan hingga lelos ke luar angkasa. Cahaya yang akhirnya sampai di bumi bisa jadi merupakan cahaya lama yang berusia antara 10.000 hingga 170.000 tahun. Seperti mengupas kulit buah untuk mencicipi bagian dalamnya yang manis, eksplorasi kita terhadap matahari juga akan dimulai dari lapisan terluarnya, yaitu corona. Foto berikut diambil oleh Solar Dynamics Observatory, SDO milik NASA, yang diluncurkan pada Februari 2010. Misi SDO NASA terdiri dari satu wahana antariksa pengamat matahari dengan tiga instrumen berbeda yaitu HMI, IVI, dan AIE yang terletak di orbit geosinkron mengelilingi bumi. Instrumen AIE dan HMI memberi kita citara matahari dengan detail yang belum pernah ada sebelumnya. Dengan memanfaatkan cahaya di luar spektrum yang terlihat, SDO dapat menangkap detail penting yang biasanya sulit diamati dalam upaya memahami matahari. Foto ini menggunakan pencitraan dengan gelombang 19,3 nanometer yang termasuk dalam wilayah ultraviolet ekstrim dengan suhu sekitar 1 juta Kelvin warna. Karena itu, kita bisa melihat dengan jelas wilayah atas corona matahari. Menariknya, corona matahari dalam beberapa kondisi langka juga bisa dilihat dengan mata telanjang. Misalnya, selama gerhana matahari total, ketika bulan beredar tepat di antara bumi dan matahari, menutupi cakram terang matahari, lapisan fotosfere sehingga menampakkan cahaya luar yang menyeluruhkan. Meski pemandangan ini sudah menakjubkan, corona yang dilihat dengan mata telanjang tidak sedetail foto yang diambil oleh SDO. Perbedaan ini membuat SDO menjadi alat yang sangat kuat bagi para ilmuwan untuk mempelajari matahari. Berikut mari kita eksplorasi lebih dalam matahari, menyingkap lapisan misteri yang tersembunyi di bawah corona. Ketika kita fokus pada suhu 20 juta Kelvin, bintik-bintik cerah yang kuat dan tampak hidup itu sebenarnya adalah semburan matahari. Pada Agustus 2022, matahari mengalami periode aktivitas yang sangat tinggi dengan seringnya semburan matahari yang terekam. Video-video ini tidak hanya mengejutkan, tetapi juga penuh dengan misteri. Semburan matahari adalah ledakan besar di permukaan matahari yang melepaskan sejumlah besar radiasi elektromagnetik. Semburan ini terbentuk akibat sifat turbulen plasma di dalam matahari yang menyebabkan garis-garis medan magnet bersilangan dan dengan cepat tersusun kembali. Namun semburan matahari bukan satu-satunya fenomena yang memancarkan radiasi di atmosfer matahari. Lubang corona, wilayah yang lebih dingin dan memiliki kepadatan lebih rendah di permukaan matahari juga sangat menarik. Kita bisa mengemati fenomena ini lebih detail melalui sinar ultraviolet ekstrim. Lubang corona adalah area dengan medan magnet terbuka. Dengan kata lain, garis-garis medan magnet di wilayah tersebut tidak membentuk lingkaran tertutup yang kembali ke permukaan matahari, melainkan meluas keluar hingga ke seluruh tata surya. Wilayah ini memungkinkan partikel angin matahari lebih mudah lepas keluar angkasa. Ketika angin matahari ini bertemu dan bertabrakan dengan magnetosfer bumi, fenomena alam yang disebut aurora akan menari-nari di langit malam di kedua kutub bumi. Dengan menggunakan sinar ultraviolet, kita dapat memperoleh pandangan yang lebih baik tentang fitur-fitur luar biasa di lebisan luar matahari ini. Cahaya di luar spektrum merupakan alat yang luar biasa. Ini memungkinkan kita untuk melihat banyak fitur berbeda dari lebisan luar matahari. Misalnya tonjolan matahari atau tonjolan surya yang merupakan lingkaran plasma besar yang muncul dari permukaan matahari. Lingkaran plasma raksasa ini begitu besar sehingga bumi tampak sangat kecil jika dibandingkan. Tonjolan matahari dapat terbentuk hanya dalam satu hari dan prominensa atau lidah api matahari yang stabil bisa bertahan di corona selama beberapa bulan. Dalam contoh video ini, kita dapat mengemati bagaimana prominensa perlahan naik dari fotosfer ke atmosfer matahari. Meskipun videonya dipercepat sehingga beberapa menit terlihat seperti beberapa detik, mengingat ukuran prominensa yang sebenarnya tidak sulit untuk membayangkan betapa kuatnya medan magnet matahari yang menggerakkan material ini dengan cepat. Mungkin Anda belum pernah mendengar bahwa di atmosfer matahari juga bisa terjadi hujan. Namun ini bukanlah hujan seperti yang kita temui di bumi. Fenomena ini terjadi ketika plasma bermuatan yang dipancarkan dari permukaan matahari mendingin di corona dan kembali jatuh ke permukaan matahari. Fenomena ini disebut hujan koronal. Plasma ini awalnya diproyeksikan ke corona oleh medan magnet kuat matahari. Tetapi karena suatu alasan gagal lepas dari tarikan gravitasi matahari, kemudian jatuh perlahan di sepanjang garis medan magnet selama proses pendinginan, menciptakan pemandangan visual yang menakjubkan. Meski hujan ini terlihat indah, suhunya tetap mencapai jutaan derajat sehingga hanya bisa dilihat dari jauh untuk menghindari bahaya suhu ekstrimnya. Namun tidak semua plasma memilih jalan kembali. Awan di matahari atau struktur plasma di atmosfer matahari sangat berbeda dengan awan di bumi. Di bumi, awan tidak akan pecah dan melepaskan materi keluar angkasa seperti karet gelang yang terlepas. Tetapi hal ini normal terjadi di matahari. Ini semua berkat medan magnet yang terjalin di permukaan matahari. Ketika garis medan magnet ini terakumulasi sampai pada titik tertentu, mereka tiba-tiba putus, melepaskan energi besar yang memproyeksikan miliaran ton plasma keluar angkasa. Ini disebut lontaran masa corona, CMI, Coronal Mass Ejection. Meskipun bumi dilindungi oleh medan magnet yang kuat, namun jika terkena lontaran masa koronal yang kuat, jaringan satelit dan sistem tenaga kita bisa terkena dampak yang fatal. Untuk menangkap aktivitas matahari yang spektakuler ini, para ilmuwan menggunakan peralatan canggih seperti SDO dengan melakukan pengamatan di spektrum ultraviolet ekstrim. Panjang gelombang cahaya ini sekitar 30 nanometer, termasuk dalam bagian ultraviolet ekstrim dari spektrum elektromagnetik yang mampu menembus atmosfer matahari dan mengungkapkan rahasia yang biasanya tidak terlihat. Sebagai catatan, aktivitas matahari tidaklah statis, melainkan mengikuti siklus perubahan sekitar 11 tahun. Fenomena siklus ini sangat penting untuk penelitian mengenai aktivitas matahari serta dampaknya terhadap lingkungan bumi. Menggunakan berbagai metode dan teknik pengamatan, kita dapat mengungkapkan berbagai aspek yang berbeda dari fenomena matahari yang sama. Sebagai contoh, dengan menggunakan dua panjang gelombang cahaya tak terlihat yang berbeda untuk menghasilkan gambar corona matahari, kita bisa mendapatkan gambar yang sangat kontras. Pada suhu 600 ribu Kelvin, kita bisa melihat corona yang relatif tenang dengan struktur melingkar yang khas. Namun pada suhu 2 juta Kelvin, gambar tersebut menampilkan wilayah yang lebih aktif dan panas. Kontras yang jelas antara kedua gambar ini tidak hanya menunjukkan betapa kompleksnya struktur di atmosfer matahari, tetapi juga menegaskan pentingnya menggunakan metode pengamatan yang beragam. Di balik setiap fenomena matahari yang tampak sederhana, mungkin tersembunyi rangkaian proses fisika yang sangat rumit dan saling terkait. Kita belum sepenuhnya menembus lapisan atmosfer matahari. Selanjutnya, dengan bantuan SDO, Solar Dynamic Observatory, mari kita eksplorasi zona transisi antara corona dan kromosfer matahari menggunakan teknik pencitraan dengan panjang gelombang 160 nanometer. Meskipun zona ini hanya setebal sekitar 100 kilometer, ia adalah wilayah di mana suhu matahari naik drastis dari sekitar 8 ribu Kelvin menjadi 500 ribu Kelvin. Sebagai perbandingan, lava yang meletus dari gunung berapi Kilaue di Hawaii memiliki suhu sekitar 1.443 Kelvin, sementara suhu di lapisan bawah zona transisi hampir 6 kali lebih panas dan di lapisan atas lebih dari 346 kali lebih panas. Melanjutkan perjalanan lebih dalam, kita tiba di lapisan atmosfer terakhir matahari, kromosfer. Ini adalah penghalang terakhir sebelum mencapai permukaan matahari. Kromosfer memiliki ketambalan sekitar 1.700 kilometer. Melalui teknik pencitraan ultraviolet dengan panjang gelombang 170 nanometer, kita dapat mengamati pemandangan yang menakjubkan di dalam lapisan ini. Di kromosfer terdapat fenomena yang disebut spekula yang tampak seperti rumput panjang yang bergoyang di tiup angin. Spekula ini adalah kolom plasma yang disemburkan dari permukaan matahari ke atas dengan kecepatan mencapai 100 kilometer per detik lebih cepat 282 kali dari kecepatan suara dan tingginya hampir 10 kilometer, lebih tinggi dari gunung Everest. Spekula biasanya terbentuk dan menghilang dalam waktu 5 hingga 10 menit. Mekanisme dibalik fenomena ini pernah menjadi misteri bagi para ilmuwan karena tidak jelas bagaimana partikel bermuatan bisa lolos dan membentuk semburan tersebut di tengah medan magnet matahari yang kuat. Hingga pada tahun 2017, sekelompok ilmuwan menemukan peran partikel netral melalui pembuatan model spekula yang sangat rinci. Sebelum ini, para ilmuwan beranggapan bahwa partikel netral tidak memengaruhi gerakan partikel bermuatan sehingga tidak dimasukkan ke dalam model matahari. Namun setelah partikel netral dimasukkan, para peneliti menemukan bahwa partikel netral inilah yang memberikan daya apung tambahan yang dibutuhkan oleh partikel bermuatan untuk menembus plasma matahari menciptakan semburan spekula yang spektakuler. Ketika pandangan kita menembus atmosfer luar matahari dan mencapai lapisan fotosfer yang tampak jelas, sebenarnya kita telah mencapai permukaan matahari. Namun permukaan ini bukanlah padat, bahkan bukan cair atau gas, melainkan dalam bentuk plasma, bentuk materi keempat di alam semesta. Diperkirakan plasma membentuk 99,9% dari semua materi di alam semesta. Plasma terdiri dari elektron yang terinosiasi dan atom-atom bermuatan yang berperilaku seperti gas tetapi memiliki sifat penghantar listrik dan dipengaruhi oleh medan magnet. Fotosfer memiliki ketebalan sekitar 400 km dan merupakan lapisan terdalam dari atmosfer matahari yang bisa kita ukur secara langsung. Namun, batas lapisan ini tidaklah tetap, melainkan berfluktuasi seiring dengan perubahan energi dari dalam matahari. Jika kita mengemati gambar matahari dalam cahaya tampak ini dengan saksama, kita akan melihat beberapa area yang tampak lebih gelap di sebelah kiri. Ini adalah bintik matahari. Mereka tampak lebih gelap dibandingkan bagian lain dari fotosfer karena suhunya lebih rendah, tetapi itu relatif terhadap lingkungan yang sangat panas di sekitarnya. Suhu bintik matahari sekitar 4000 Kelvin, sementara suhu di sekitarnya mencapai 5700 Kelvin. Bintik matahari terbentuk di tempat-tempat di mana medan magnet sangat kuat yang mencegah panas dari bawah naik secara efektif melalui konveksi menyebabkan penurunan suhu lokal. Menariknya, ketika kita membandingkan gambar cahaya tampak ini dengan gambar matahari yang diambil pada periode yang sama menggunakan sinar ultraviolet ekstrim, kita menemukan adanya hubungan erat antara bintik matahari dan semburan matahari. Kedua fenomena ini seringkali muncul di lokasi yang sama yang menunjukkan adanya hubungan sebab-akibat di antara mereka. Jika dilihat lebih dekat, fotosfer di sekitar bintik matahari dipenuhi dengan tepi bergerigi dan struktur seluler yang bentuknya terus berubah. Struktur ini mirip dengan lava yang mendingin dan retak, tetapi sel ini sebenarnya adalah butir-butir granula di permukaan matahari. Setiap granula atau gumpalan matahari memiliki diameter sekitar 1.000 km dan merupakan manifestasi dari konveksi kuat yang terjadi di lapisan terdalam matahari. Di dalam setiap granula, material panas naik ke fotosfer, menyebar ke permukaan, kemudian mendingin dan tenggelam kembali melalui area gelap di sekitar sel tersebut membentuk proses konveksi yang berulang. Proses ini mirip dengan konveksi di mantel bumi yang menjadi sumber kekuatan dibalik pergerakan lempeng tektonik. Meskipun setiap granula bertahan hanya sekitar 20 menit, aliran material di dalamnya bergerak dengan kecepatan luar biasa lebih dari 7 km per detik, cukup untuk menghasilkan gelombang suara yang bergetar di permukaan matahari. Fenomena ini tidak hanya mengungkapkan betapa hebatnya pergerakan material di permukaan matahari tetapi juga menegaskan bahwa matahari adalah bintang yang sangat aktif. Sayangnya, perjalanan kita harus berakhir di sini. Hingga kini, para ilmuwan belum menemukan cara untuk menembus lebih jauh ke dalam matahari baik dengan menggunakan cahaya tampak mempun tak tampak. Di bawah permukaan matahari masih banyak misteri yang belum terpecahkan dan menunggu untuk dieksplorasi. Namun berkat berbagai teknik pencitraan, kita dapat mengamati semburan matahari yang dahsyat, lubang corona yang luas, spikula yang meliuk-liuk, bintik matahari yang misterius, serta granula yang terus berubah, semuanya menunjukkan vitalitas hidup matahari. Jika bukan karena teknologi ini, banyak dari aktivitas ini tidak akan terlihat oleh kita. Mungkin suatu hari nanti, kita akan menemukan teknologi yang melampaui imajinasi kita saat ini yang memungkinkan kita mengintip lebih jauh ke dalam inti matahari. Sama seperti orang-orang di masa lalu yang tidak dapat membayangkan metode observasi yang kita gunakan hari ini. Jadi, menurut Anda, apa sebenarnya yang tersembunyi di dalam matahari? Apakah ada peradaban atau makhluk yang belum diketahui di dalamnya? Sekian dan terima kasih atas perhatiannya.