Membidik Matahari dengan Hi-C

Observasi Matahari memasuki tahapan baru seiring pengoperasian teleskop landasbumi (teleskop antariksa) High-resolution Coronal Imager (Hi-C). Inilah teleskop dengan cermin obyektif terbaik dan terhalus yang pernah dibuat untuk kepentingan penyelidikan astrofisika Matahari. Dan berbeda dengan berbagai teleskop Matahari yang tersebar pada observatorium-observatorium di berbagai penjuru permukaan Bumi yang bekerja secara terprogram untuk kurun waktu cukup lama, ataupun teleskop-teleskop antariksa pengamat Matahari dari era OSO (Orbital Solar Observatory) hingga SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) dan SDO (Solar Dynamics Observatory) menghabiskan waktu bertahun-tahun dalam orbitnya, Hi-C hanya beroperasi selama 5 menit saja. Namun hasil observasinya tak kalah penting sebab untuk pertama kalinya kita berhasil mendeteksi fenomena rekoneksi garis-garis gaya magnetik Matahari di lapisan korona (atmosfer Matahari terluar), setelah lama sebelumnya hanya menjadi hipotesis di atas kertas belaka.

Hi-C adalah teleskop pemantul tipe Cassegrain dengan cermin obyektif berdiameter 24 cm yang dipoles secara khusus. Sebuah instrumen pencitra (pemfoto) dengan kemampuan resolusi 16 megapixel terpasang di ujung teleskop. Ditambah dengan sistem-sistem pendukung lainnya seperti sistem kendali, sumber daya listrik, parasut pengerem dan sebagainya, secara keseluruhan Hi-C berbentuk tabung sepanjang 3 meter dengan massa 209 kg. NASA merakit teleskop ini di fasilitas Marshall Space Flight Center NASA, Alabama (AS) dengan dibantu tim Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics dan L-3/Tinsley Laboratories. Secara akumulatif biaya yang digunakan untuk membangun dan mengoperasikan teleskop Hi-C sebesar US $ 5 juta (Rp 47,5 milyar berdasarkan kurs US $ 1 = Rp 9.500). Dibandingkan misi-misi antariksa yang dinyatakan NASA sebagai misi berbiaya murah di bawah tajuk Discovery Program seperti misalnya Near Shoemaker (target asteroid Eros) dan Mars Pathfinder (robot penjelajah pertama di Mars), pembiayaan Hi-C tak sampai seperseratusnya.

Hi-C diterbangkan ke langit dengan menggunakan roket Black Brant IX, sebuah roket sub-orbital bertingkat dua sepanjang 12,2 meter dengan diameter 46 cm dan bobot total 2,2 ton yang mampu mengangkut muatan 360 kg ke ketinggian 350 km atau muatan 135 kg ke ketinggian 550 km. Sebagai roket sub-orbital, Black Brant IX hanya membawa muatannya pada ketinggian tertentu untuk kemudian dilepaskan guna menjalankan misinya. Setelah usai, muatan akan terjun kembali ke permukaan Bumi menyusuri orbit parabolik tanpa sempat mengelilingi Bumi sebagaimana halnya satelit buatan. Teleskop Hi-C yang ditempatkan di pucuk roket Black Brant IX akhirnya diluncurkan pada 11 Juli 2012 silam dari fasilitas ujicoba White Sands, New Mexico (AS). Fasilitas ujicoba seluas 160 x 65 kilometer persegi ini adalah fasilitas legendaris tempat AS mulai mengujicoba roket-roket V-2 sitaan dari Jerman sekaligus mengimprovisasinya sejak berakhirnya Perang Dunia II hingga memasuki ambang abad penerbangan antariksa.

Black Brant IX melesat dengan kecepatan puncak Mach 7 atau tujuh kali lipat kecepatan suara dan mengantar Hi-C ke ketinggian 283 km. Selama lima menit kemudian teleskop Hi-C bekerja dan menghasilkan 165 citra kawasan aktif dalam korona Matahari atau rata-rata 1 citra untuk setiap 1,8 detik. Dan hanya sepuluh menit setelah Black Brant IX meluncur, teleskop Hi-C pun mendarat kembali di White Sands dengan bantuan parasut pengerem.

Meski sangat singkat dan hanya mengamati sebagian kecil wajah Matahari dibandingkan apa yang biasanya dilakukan teleskop SOHO maupun SDO, Hi-C berhasil menyibak salah satu misteri besar di dalam korona. Selama ini kita dibingungkan oleh fakta bahwa korona Matahari, yakni lapisan atmosfer terluar Matahari, ternyata memiliki suhu sangat tinggi yakni antara 2 hingga 4 juta derajat Kelvin. Suhu ini jauh melampaui fotosfera (yang dianggap sebagai permukaan Matahari) yang ‘hanya’ bersuhu 6.000 Kelvin. Bagaimana perbedaan dramatis ini bisa terjadi, selama ini belum ada penjelasan memuaskan. Terdapat hipotesis bahwa suhu sangat tinggi ini disebabkan rekoneksi garis-garis gaya magnetik Matahari di dalam korona setelah saling menjulur keluar dari fotosfera. Rekoneksi magnetik ini serupa dengan proses pemanasan dalam las busur listrik.

Observasi Hi-C membenarkan hipotesis ini. Hi-C berhasil merekam jalinan garis-garis gaya magnetik Matahari yang terpuntir satu dengan yang lain membentuk bundel. Dan bundel-bundel magnetik pun terpuntir pula satu dengan yang lain membentuk kepang magnetik. Situasi ini mirip dengan helai-helai rambut manusia yang dipuntir sedemikian rupa sehingga menjadi kepang rambut. Dalam situasi ini garis-garis gaya magnetik Matahari menjadi sangat terlengkungkan sehingga sangat takstabil. Sehingga interaksi sehelai garis gaya magnetik dengan kepang magnetik ini dapat membuatnya terurai sehingga kelengkungannya berkurang dengan akibat sejumlah besar energi yang tersimpan didalamnya pun terlepaskan ke sekitarnya. Pecahnya kepangan magnetik ini mampu membuat korona Matahari terpanaskan hebat hingga mencapai suhu 6 juta derajat Kelvin.