TEORI HYPERNOVA SEBAGAI PENJELASAN
FENOMENA GAMMA-RAY BURST
TUGAS AKHIR
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana dari
Institut Teknologi Bandung
Oleh
ANTON WILLIAM
NIM : 10302021
Program Studi Astronomi
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2008
PENGESAHAN
TEORI HYPERNOVA SEBAGAI PENJELASAN
FENOMENA GAMMA-RAY BURST
Oleh
Anton William
NIM : 103 02 021
Program Studi Astronomi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Bandung, 1 Juli 2008
Pembimbing Tugas Akhir,
——————– Dr. Mahasena Putra
PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR
Tugas Akhir S1 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpus-takaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan keten-tuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperke-nankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menye-butkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tugas akhir harus-lah seizin Program Studi Astronomi, Institut Teknologi Bandung.
KATA PENGANTAR
Segala puji penulis ucapkan bagi Allah Tuhan semesta alam yang telah mencip-takan hukum alam dan menyuruh manusia untuk mempelajari hukum-hukum tersebut. Shalawat dan salam penulis peruntukkan kepada Muhammad S.A.W. yang telah memberikan pencerahan bagi umat manusia melalui risalah-nya.
Penulisan tugas akhir ini merupakan bagian dari syarat kelulusan bagi ma-hasiswa sarjana Program Studi Astronomi ITB. Peristiwa radiasi energi tinggi dalam fenomena Gamma-Ray Burst (GRB) dilingkupi oleh misteri, mem-berikan rasa penasaran yang besar bagi penulis. Berbagai penjelasan yang melibatkan konsep-konsep fisika kontemporer semakin menambah keeksotikan studi GRB. Mengingat luasnya bahasan GRB serta masih menumpuknya per-tanyaan seputar kejadian GRB maka tugas akhir ini masih jauh dari penjelasan mengenai GRB. Penulis berharap pada masa mendatang dapat dilakukan studi lebih lanjut mengenai GRB baik oleh penulis sendiri maupun akademisi Pro-gram Studi Astronomi ITB.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Apa dan Ama yang telah mem-berikan dukungan yang tak berhingga terhadap studi penulis di ITB, rasanya penulis tidak sanggup membalas pengorbanan telah diberikan. Juga kepada adik-adik: Ria, Titi, Yopi, dan Pisa yang senantiasa membagi canda dan tawa serta dukungan semangat, terima kasih.
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis sangat terbantu oleh diskusi dan perhatian yang diberikan oleh Pak Sena. Di antara kesibukan beliau mengu-rus Program Studi Astronomi ITB, beliau masih menyempatkan diri untuk membimbing penulis secara teknis dan moral dengan kesabaran yang luar bi-asa. Penulis mengucapkan terima kasih yang besar kepada beliau dan berdoa semoga beliau selalu memperoleh kesehatan dan kebahagiaan. Pengujian
tu-gas akhir, melalui diskusi secara pribadi maupun saat sidang tutu-gas akhir, di-lakukan dengan penuh ketulusan oleh Pak Djoni, Bu Nana, dan Pak Kun, karena itu penulis ucapkan terima kasih.
Berikutnya penulis bersyukur telah diberikan teman-teman yang baik se-lama penulis menempuh pendidikan di ITB. Kepada teman-teman Himas-tron ITB dan teman-teman asHimas-tronomi angkatan 2002 semoga persahabatan ini bisa terus kita rayakan, staf administrasi Program Studi Astronomi ITB dan karyawan Observatorium Bosscha yang ramah dan bersahabat, penulis ucapkan terima kasih.
Tiada yang sempurna di dunia ini, termasuk tugas akhir ini. Karena itu penulis selalu menerima kritik dan saran yang konstruktif dari berbagai pihak.
Bandung, Juli 2008
Anton William
ABSTRAK
Gamma-Ray Burst (GRB) merupakan fenomena paling energetik setelah Big Bang. Dalam sekali peristiwa GRB dilepaskan energi sebesar 1054 erg. Ter-dapat dua klasifikasi GRB yang dinilai berdasarkan durasi dan tingkat energi yaitu long-soft GRB dan short-hard GRB. Long-soft GRB diyakini memi-liki kaitan erat dengan proses akhir kehidupan bintang masif, dan short-hard GRB merupakan peristiwa bergabungnya dua objek masif dalam sistem berpa-sangan. Kerja awal dari Woosley (1993) memberikan gambaran umum menge-nai mekanisme GRB. Pengamatan GRB secara intensif yang dilakukan semen-jak 1991 memberikan lebih banyak data untuk long-soft GRB sehingga mem-berikan banyak kesempatan bagi peneliti GRB untuk menguji teori yang ada. Bukti hubungan GRB dengan supernova didapatkan melalui pengamatan. Su-pernova yang menyertai GRB memiliki energi yang lebih tinggi sehingga dise-but sebagai hypernova (Iwamoto et al. 1998). Untuk memahami mekanisme hypernova sehingga dapat menjelaskan fenomena long GRB maka dilakukan telaah mengenai teori hypernova.
ABSTRACT
Gamma-Ray Bursts (GRBs) are the most energetic explosion in universe since the Big Bang. An event of GRB produces energy up to 1054 erg. GRBs could be classified into two groups judged by duration and energy level: long-soft GRBs dan short-hard GRBs. Long-soft GRBs are explained as the explosion of massive stars at the end of their life, short-hard GRBs are produced by coalescence of compact objects in binary systems. Early work by Woosley (1993) have gave us a big picture of GRB mechanism. Intensive observations since 1991 have revealed many facts for long-soft GRBs, giving opportunities for researchers to test available theories. The connection between long-soft GRBs and supernovae have been established through observations. Supernovae that associate with GRBs have larger explosion energy compared with ordinary supernovae so the term of hypernovae had been proposed by Iwamoto et al. (1998). Within this paper we will try to review long-soft GRBs generated by hypernovae mechanism.
DAFTAR ISI
PENGESAHAN i
PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR ii
KATA PENGANTAR iii
ABSTRAK v ABSTRACT vi DAFTAR ISI ix DAFTAR LAMPIRAN x DAFTAR GAMBAR xi Bab I PENDAHULUAN 1
I.1 Latar Belakang . . . 1
I.2 Rumusan Masalah . . . 2
I.3 Metodologi . . . 2
I.4 Sistematika Penulisan . . . 3
Bab II KARAKTERISTIK GAMMA-RAY BURST 4 II.1 Sejarah Gamma-Ray Burst . . . 4
II.2 Karakteristik Gamma-Ray Burst . . . 5
II.2.2 Spektrum Energi . . . 6
II.2.3 Lokasi . . . 6
II.2.4 Populasi . . . 8
II.2.5 Afterglow . . . 10
II.3 Energi Gamma-Ray Burst . . . 10
II.4 Compactness Problem . . . 11
II.5 Efek Relativistik . . . 14
II.5.1 Efek Beaming . . . 15
II.5.2 Efek Doppler Relativistik. . . 17
Bab III HUBUNGAN GAMMA-RAY BURST DAN SUPERNOVA 18 III.1 Kasus-kasus Hubungan GRB-Supernova . . . 18
III.1.1 GRB980425/SN 1998bw . . . 18
III.1.2 GRB030329/SN 2003dh . . . 19
III.1.3 GRB031203/SN 2003lw . . . 22
III.2 Progenitor Hypernova . . . 22
Bab IV TEORI HYPERNOVA 26 IV.1 Keruntuhan Pusat . . . 26
IV.2 Piringan Akresi . . . 28
IV.3 Fireball . . . 28 viii
Bab V SIMPULAN DAN SARAN 30
V.1 Simpulan . . . 30
V.2 Saran. . . 30
DAFTAR PUSTAKA 32 V.2.1 Sintilator . . . 34
V.2.2 Detektor Solid State . . . 34
V.2.3 Detektor Compton Scattering . . . 35
V.2.4 Detektor Produksi Pasangan . . . 37
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A 38
DAFTAR GAMBAR
II.1 Profil beberapa Gamma-Ray Burst . . . 5
II.2 Contoh spektrum GRB . . . 7
II.3 Distribusi isotropik 2704 GRB . . . 8
II.4 Pengelompokan GRB berdasarkan durasi . . . 9
II.5 Hardness ratio GRB . . . 9
II.6 Kiri: peluruhan afterglow . . . 10
II.7 Lima pengamat di kerangka diam . . . 15
II.8 Pola radiasi dari sumber radiasi . . . 16
III.1 Kiri: citra pita R pada Mei 1.3 UT . . . 19
III.2 Spektrum yang teramati (garis tegas) . . . 20
III.3 Spektrum SN 2003dh yang diambil pada . . . 21
III.4 Kurva cahaya pita optik dan inframerah dekat . . . 23
III.5 Spektrum SN 2003lw yang diambil . . . 24
V.1 Mekanisme kerja detektor sintilasi dengan cara menyerap . . . . 35
V.2 Detektor Compton Scattering sebagaimana yang . . . 36
V.3 Detektor produksi pasangan menggunakan banyak lapisan . . . 37
