Teleskop Balon Udara untuk Mencari Materi Gelap

NASA telah menerbangkan SuperBIT teleskop beresolusi tinggi untuk mencari materi gelap. Teleskop ini berada di bagian atas atmosfer dengan menggunakan balon balon bertekanan super untuk terbang.

Selama beberapa pekan terakhir, sebuah balon besar telah terlihat mengelilingi belahan Bumi selatan di bagian atas atmosfer. Banyak yang menduga balon itu sebagai balon mata-mata yang pernah ditembak jatuh di atas Amerika utara pada Februari 2023.

Balon itu sebenarnya adalah teleskop terbaru NASA yang diberi namaSuper Pressure Balloon Imaging Telescopeatau disingkat SuperBIT. Balon stratosfer dengan sistem balon bertekanan super (super-pressure balloon/SPB) ini memiliki misi untuk mengintip ke dalam kosmos di atasnya untuk mencari materi gelap.

Balon raksasa dengan ukuran lebih lebar dari lapangan sepak bola ini diluncurkan pada 16 April 2023 dari Wanaka, New Zealand. Sejak peluncurannya hingga 12 Mei lalu telah menyelesaikan lebih dari dua revolusi penuh di sekitar belahan Bumi selatan.

"Ini merupakan penerbangan berkelanjutan terpanjang untuk teleskop yang dibawa oleh balon," demikian pernyataan NASA.

"Kami baru beberapa pekan melakukan misi ini dan sejauh ini, balon berada di jalurnya dan berfungsi seperti yang dirancang dan diharapkan," kata Debbie Fairbrother, kepala Kantor Program Balon Ilmiah NASA, pada laman NASA yang diunggah 5 Mei 2023.

Setelah melalui beberapa hari penerbangan pada 6 Mei 2023, fotografer Erwin Enrique Sandoval menangkap gambar tajam SuperBIT sekitar 25 mil atau 40 kilometer di atas Coyhaique di Cile selatan. "Kami bisa melihatnya ketinggian di langit sore," kata Sandoval kepadaspaceweather.com. "Itu sangat luar biasa," imbuh dia.

Menurut NASA tujuan utama dari diterbangkannya SuperBIT adalah untuk mencari bukti materi gelap. Teleskop akan mengambil gambar detail galaksi untuk menemukan tanda-tanda pelensaan gravitasi (gravitational lensing).

Pelensaan gravitasi adalah fenomena di mana cahaya dari galaksi yang jauh diperbesar saat bergerak melalui ruang-waktu yang melengkung secara gravitasi di sekitar galaksi yang lebih dekat. Cara ini diharapkan bisa memberi petunjuk tentang identitas sebenarnya dari materi yang tidak terlihat namun melimpah.

Sebuah studi terbaru yang dirilis 20 April di jurnalNature Astronomymengungkapkan bahwa cahaya dari "cincin Einstein" yang melengkung dapat menjelaskan identitas materi gelap yang sebenarnya. Cincin Einstein, juga dikenal sebagai cincin Einstein-Chwolson atau cincin Chwolson (dinamai dari ilmuwan Orest Chwolson), tercipta ketika cahaya dari galaksi atau bintang melewati objek masif dalam perjalanan ke Bumi.

Karena pelensaan gravitasi, cahaya dialihkan, sehingga seolah-olah datang dari tempat yang berbeda. Jika sumber, lensa, dan pengamat semuanya berada dalam keselarasan yang sempurna, cahaya tampak seperti sebuah cincin.

"Pada ketinggiannya tersebut, SuperBIT berada di atas 99,2 persen atmosfer Bumi. Pada ketinggian ini berarti hanya ada sedikit atau tidak ada udara untuk mengaburkan pandangannya terhadap bintang-bintang. Pada ketinggian ini, teleskop juga dapat menangkap gambar pada siang atau malam hari," menurut situs webSuperBIT.

Mudah Diakses

Para astronom percaya bahwa data yang dikumpulkan oleh SuperBIT memiliki kualitas yang sebanding dengan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Teleskop SuperBit untuk melengkapi survei dari observatorium lain seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), Observatorium Vera C Rubin, dan Teleskop Antariksa Romawi Nancy Grace sebelumnya bernama WFIRST.

Teleskop yang dibawa oleh balon telah terbukti menangkap beberapa bidikan menakjubkan dari galaksi yang jauh. Tapi astronomi bukan satu-satunya kemungkinan penggunaan balon raksasa seperti ini. Pada Juni 2020, perusahaan wisata luar angkasa Space Perspective merilis rencananya untuk membawa warga sipil ke tepi luar angkasa menggunakan balon serupa agar pengamat bermata tajam dan penggemar astronomi dapat memiliki lebih banyak kesempatan untuk melihat sekilas balon tersebut.

Laman NASA menyebut, teleskop SuperBIT memiliki bidang luas 0,5 meter. Dengan difraksi-terbatas balon yang beroperasi di dalam stratosfer untuk mencapai kondisi operasi dan kinerja seperti ruang angkasa. Sensitivitas optiknya dari inframerah-dekat (900 nm) hingga ultraviolet-dekat (300 nm).

Teleskop itu bertujuan untuk melakukan pengukuran pelensaan gravitasi lemah yang tepat dari kluster galaksi untuk menyimpulkan keberadaan dan jumlah relatif materi gelap di kluster ini sebagai serta struktur skala besar alam semesta.

Untuk mencapai pengukuran presisi tinggi dari lingkungan yang dibawa oleh balon, gondola SuperBIT - dengan berat sekitar 3500 lbs menstabilkan teleskopnya hingga presisi sub-arcsecond sementara optik canggih semakin menstabilkan kamera SuperBIT dibawah 50 mili detik busur.

Tingkat presisi ini, ditambah dengan optik terbatas difraksi serta bidang pandang 0,5 derajat yang besar, memungkinkan SuperBIT melakukan survei astronomi dengan irama dan kualitas yang menyaingi Teleskop Luar Angkasa Hubble. Dalam pengertian ini, salah satu tujuan pengembangan sains dan teknologi SuperBIT adalah untuk membuat platform astronomi suborbital.

Platform teleskop yang terbang dengan balon tersebut diharapkan akan berkembang pesat dengan kemampuannya yang meningkat. Sistem ini dinilai lebih mudah diakses oleh komunitas astronomi dengan biaya yang lebih murah daripada berbasis luar angkasa namun dengan kemampuan yang setara. hay/I-1