Salah satu misteri yang telah lama membingungkan para ilmuwan adalah mengapa atmosfer terluar Matahari, yang disebut korona, memiliki suhu jutaan derajat, jauh lebih panas daripada permukaannya. Pertanyaan lainnya adalah bagaimana korona dapat terus mempertahankan suhu yang sangat tinggi meskipun kerap mengalami letusan yang menyebabkan Matahari kehilangan energi dalam jumlah sangat besar.
Para astrofisikawan di India kini mengatakan temuan terbaru dari Aditya-L1, misi pertama India untuk mengamati Matahari dari luar angkasa, telah memberikan sejumlah petunjuk penting untuk mengungkap misteri tersebut. Temuan mereka dipaparkan dalam makalah terbaru yang diterbitkan di jurnal bergengsi Astrophysical Journal Letters.
Variasi suhu di berbagai wilayah Matahari bertentangan dengan hukum fisika, kata Prof. R. R. Ramesh, astrofisikawan Matahari terkemuka dari Indian Institute of Astrophysics (IIA) yang memimpin penelitian tersebut.
Jika lapisan-lapisan Matahari dibelah, jauh di bagian dalam terdapat inti dengan suhu mencapai 15 juta derajat Celsius. Bergerak ke arah luar hingga mencapai permukaan atau fotosfer, bagian yang terlihat dari Bumi, suhunya sekitar 5.500 derajat Celsius. Jauh dari inti terdapat lapisan terluar Matahari, atau korona, dengan suhu sekitar 2 juta derajat Celsius, yang dalam kondisi tertentu dapat mencapai 40 juta derajat Celsius.
Prof. Ramesh mengatakan korona merupakan tempat bermulanya berbagai peristiwa cuaca ekstrem, seperti semburan Matahari dan lontaran massa korona atau coronal mass ejection (CME). Dalam peristiwa tersebut, Matahari melepaskan energi dalam jumlah besar ke ruang angkasa. CME menghasilkan aurora yang indah, tetapi juga dapat memengaruhi kehidupan di Bumi dengan memicu badai geomagnetik yang mampu melumpuhkan jaringan listrik serta mengganggu satelit cuaca dan komunikasi.
Pada kondisi normal atau ketika aktivitas Matahari rendah, Matahari melepaskan dua hingga tiga CME setiap hari. Saat mencapai puncak siklus aktivitas Matahari yang terjadi setiap 11 tahun, jumlahnya dapat mencapai 10 atau lebih dalam satu hari.
“Jika Matahari kehilangan energi sebesar itu dalam setiap CME dan energi tersebut tidak dipulihkan, bintang yang berada di pusat tata surya kita akan kehilangan seluruh energinya dan Bumi akan mengalami pembekuan ekstrem yang tidak dapat dipulihkan,” kata Prof. Ramesh.
Namun, karena hal tersebut tidak terjadi, menurutnya terdapat sebuah “mekanisme” yang memungkinkan korona mempertahankan suhunya yang sangat tinggi dan hingga kini sulit dijelaskan.
Para ilmuwan mengaitkan fenomena tersebut dengan dua faktor. Pertama, gerakan bergolak dan mendidih di permukaan Matahari yang terus-menerus menghasilkan gelombang. Ketika bergerak ke luar, gelombang tersebut membawa energi menuju korona, seperti gelombang laut yang membawa busa dan buih ke pantai.
Faktor kedua adalah “garis-garis medan magnet yang kusut” di atmosfer Matahari yang terus-menerus putus lalu tersambung kembali. Prof. Ramesh mengatakan CME terjadi ketika garis-garis yang berpilin dan melengkung tersebut, menyerupai rambut yang dikepang, pecah dan melepaskan awan besar plasma serta gas bermagnet ke ruang angkasa. Peristiwa ini sering bermula di dekat bintik Matahari, yaitu wilayah yang lebih gelap dan lebih dingin di permukaan Matahari dengan medan magnet yang sangat kuat.
“Namun kemudian garis-garis tersebut tersambung kembali dan Matahari memulihkan energi yang hilang dalam hitungan jam,” tambahnya.
Dalam makalah mereka, Prof. Ramesh mengatakan timnya berhasil menghitung berapa banyak energi yang disuplai masing-masing dari dua sistem tersebut ke korona. Hal itu menjelaskan mengapa korona sejak awal dapat memiliki suhu berkali-kali lipat lebih tinggi dan bagaimana suhu tersebut dipertahankan meskipun energi terus-menerus dilepaskan.
Menurutnya, penelitian tersebut menunjukkan dengan jelas bahwa sistem kedua menyuplai sebagian besar energi.
“Meski gelombang yang dihasilkan oleh gerakan bergolak dan mendidih di permukaan Matahari menghasilkan serta mengangkut energi, kontribusinya sangat kecil, hanya memenuhi 7% dari kebutuhan energi.”
“Sisanya, 93%, berasal dari proses ketika Matahari melakukan konfigurasi ulang dan memulihkan energi yang hilang.”
Untuk mendapatkan perhitungan tersebut, Prof. Ramesh mengatakan timnya mempelajari CME yang “sangat energik” dan terjadi pada 5 Agustus 2024. Emisi dari peristiwa tersebut direkam oleh koronagraf milik Aditya-L1 yang disebut Velc (Visible Emission Line Coronagraph).
“Kami melihat bahwa dalam waktu 10 jam setelah CME, garis-garis medan magnet yang kusut tersebut dapat kembali ke posisi semula, tersambung kembali, dan energi korona mengalami konfigurasi ulang,” katanya.
“Kami memahami bahwa energi yang dihasilkan oleh gerakan bergolak memiliki peran besar, tetapi kami memiliki bukti bahwa energi tersebut tidak mencukupi. Penelitian kami menunjukkan bahwa putus dan tersambungnya kembali garis-garis medan magnet di seluruh Matahari merupakan sumber utama yang memasok sebagian besar energi.”
Menurut Prof. Ramesh, data tersebut “memberikan tolok ukur penting” bagi penelitian di masa depan mengenai mekanisme potensial pembangkitan energi di atmosfer Matahari.
“Saya kira temuan ini akan membantu menjawab pertanyaan-pertanyaan mendasar dalam fisika yang selama ini bertentangan dengan logika,” katanya.
