Sinar kosmik berenergi sangat tinggi adalah partikel dari luar angkasa yang menghantam bumi dengan energi yang jauh lebih tinggi daripada energi yang dihasilkan oleh akselerator partikel buatan manusia. Di antara contoh yang paling luar biasa adalah “partikel Amaterasu”, yang terdeteksi oleh Telescope Array di Utah pada tahun 2021 dan dinamai sesuai nama dewi matahari dalam mitologi Jepang. Energi yang dilaporkan menempatkannya di antara peristiwa sinar kosmik paling kuat yang pernah diamati, menempatkannya dalam kategori langka yang sama dengan partikel “Ya Tuhan” yang tercatat pada tahun 1991. Namun para ilmuwan masih belum mengetahui dari mana asalnya, atau bahkan apa sebenarnya itu.

Sinar kosmik yang sangat berat

Penelitian baru yang dipimpin oleh ilmuwan Penn State dan diterbitkan di Surat Pemeriksaan Fisik menunjukkan bahwa beberapa sinar kosmik yang paling energik mungkin merupakan inti atom yang lebih berat daripada besi. Inti atom adalah pusat atom yang kompak, terdiri dari proton dan neutron. Mereka mengandung hampir seluruh massa atom dan hanya menempati sebagian kecil dari total volumenya.

Menurut perhitungan tim, inti ultra-berat ini bisa kehilangan energi lebih lambat dibandingkan proton atau inti yang lebih ringan saat melewati ruang antargalaksi. Artinya, mereka dapat bertahan dalam perjalanan ke Bumi sambil membawa energi dalam jumlah yang sangat besar. Penelitian yang dilakukan bersama kolaborator di Yukawa Institute for Theoretical Physics di Jepang, Virginia Tech, dan institusi lainnya, dapat membantu para ilmuwan mengidentifikasi jenis objek kosmik yang cukup kuat untuk meluncurkan partikel tersebut.

“Sinar kosmik berenergi sangat tinggi hanya dapat dipercepat oleh beberapa sumber paling kuat di alam semesta,” kata Kohta Murase, profesor fisika, astronomi, dan astrofisika di Penn State Eberly College of Science dan pemimpin tim peneliti. “Saat kami mendeteksi partikel sinar kosmik seperti partikel Amaterasu di Bumi, kami sering kali dapat menggunakan energi, arah datangnya, dan defleksi magnet yang diperkirakan untuk menyimpulkan kemungkinan sumber kosmiknya.”

Misteri partikel Amaterasu

Partikel Amaterasu sangat sulit dijelaskan karena perkiraan arah datangnya berasal dari ruang hampa kosmik, suatu wilayah ruang angkasa tanpa sumber jelas yang mampu menghasilkan sinar kosmik berenergi sangat tinggi.

“Asal usul dan mekanisme percepatan sinar kosmik berenergi sangat tinggi telah menjadi salah satu misteri terbesar di bidang ini selama lebih dari 60 tahun, sejak contoh pertama dilaporkan,” kata Murase.

Partikel langka ini bisa melebihi 100 exa-elektron-volt, atau 100 triliun elektron-volt. Hal ini menjadikannya sekitar tujuh kali lipat, atau 10 juta kali, lebih energik dibandingkan partikel yang dipercepat di dalam Large Hadron Collider, akselerator partikel terbesar dan terkuat di dunia. Partikel Amaterasu dilaporkan berkekuatan sekitar 240 exa-elektron volt, memberikan partikel sinar kosmik kecil tentang energi kinetik bola tenis yang bergerak cepat. Hal ini menjadikannya salah satu sinar kosmik paling energik yang pernah terdeteksi.

“Sinar kosmik berenergi lebih tinggi ini diperkirakan berasal dari sumber astrofisika ekstrem, seperti tabrakan dua bintang neutron atau runtuhnya sebuah bintang masif,” kata Murase. “Untuk banyak peristiwa sinar kosmik yang digabungkan, distribusi energinya, pola arah datangnya, dan komposisi yang disimpulkan secara statistik memberikan petunjuk penting tentang dari mana partikel-partikel ini berasal dan bagaimana percepatannya.”

Simulasi partikel ekstrim

Untuk mempelajari jenis partikel apa yang masih bisa mencapai Bumi dengan energi luar biasa tersebut, para peneliti melakukan simulasi komputer secara mendetail. Mereka memodelkan bagaimana partikel dengan ukuran berbeda memperoleh atau kehilangan energi saat bergerak melalui ruang antargalaksi.

“Penelitian kami menunjukkan bahwa pada energi yang sebanding dengan partikel Amaterasu, inti ultraheavy kehilangan energi lebih lambat dibandingkan proton atau inti bermassa menengah, menjadikannya lebih mampu bertahan pada jarak kosmik dan mencapai Bumi dengan energi ekstrem,” kata Murase. “Kami tidak mengatakan bahwa semua sinar kosmik berenergi sangat tinggi adalah inti yang sangat berat. Namun jika beberapa peristiwa berenergi tertinggi adalah inti yang sangat berat, hal itu akan berdampak pada cara kita mencari sumbernya.”

Perhitungan tim juga menetapkan batas baru pada kontribusi inti ultra-berat terhadap total populasi sinar kosmik energi ultra-tinggi yang diamati.

Asal usul kosmik yang penuh kekerasan

“Lokasi yang paling menjanjikan untuk memproduksi dan mempercepat inti ultra-berat adalah kematian massal bintang yang melibatkan ledakan keruntuhan ke dalam lubang hitam atau bintang neutron bermagnet tinggi, serta penggabungan biner bintang neutron yang dikenal sebagai penghasil gelombang gravitasi yang kuat,” kata Murase. “Fenomena kosmik yang dahsyat ini juga dapat memicu ledakan sinar gamma yang merupakan salah satu ledakan paling energik di alam semesta. Kontribusi dari sumber-sumber ini juga dapat membantu menjelaskan kemungkinan perbedaan yang diamati antara langit utara dan selatan dalam spektrum sinar kosmik berenergi sangat tinggi. Jika inti ultra-berat berkontribusi secara signifikan pada energi tertinggi, data di masa depan akan menunjukkan komposisi yang lebih berat daripada besi.”

Observatorium di masa depan mungkin dapat menguji ide-ide ini. Murase mengatakan fasilitas generasi berikutnya, termasuk proyek AugerPrime di Argentina dan Global Cosmic Ray Observatory yang diusulkan, dapat mencari tanda tangan yang diprediksi. Penelitian teoretis tambahan tentang ledakan kosmik yang melibatkan lubang hitam dan bintang neutron bermagnet tinggi juga dapat membantu mengungkap di mana sinar kosmik berenergi sangat tinggi lahir.

Selain Murase, tim peneliti juga menyertakan B. Theodore Zhang, seorang peneliti postdoctoral di Yukawa Institute for Theoretical Physics di Universitas Kyoto pada saat penelitian dilakukan dan mantan peneliti postdoctoral di Penn State; Mukul Bhattacharya, Rekan Postdoctoral Eberly di Penn State pada saat penelitian; dan Nick Ekanger dan Shunsaku Horiuchi, yang bekerja di Virginia Tech pada saat penelitian dilakukan.

Iran melancarkan gelombang serangan terhadap pangkalan militer AS di Timur Tengah pada hari Rabu, menargetkan instalasi di Bahrain, Kuwait dan Yordania, sebagai pembalasan atas serangan AS di dekat Selat Hormuz.

Markas pusat Iran Khatam al-Anbiya, komando militer gabungan tertinggi di negara itu, mengatakan serangan itu dilancarkan sebagai tanggapan terhadap “agresi AS di Iran selatan.”

Dalam sebuah pernyataan yang disiarkan oleh media pemerintah Iran, komando militer memperingatkan bahwa serangan “lebih berat dan lebih luas” akan terjadi jika Washington melanjutkan operasi militernya terhadap Iran.

Korps Pengawal Revolusi Islam (IRGC) Iran mengatakan pihaknya menargetkan markas Armada Kelima AS di Bahrain, serta instalasi militer di Kuwait dan Yordania.

Dia juga mengklaim bahwa operasi tersebut mencapai 21 sasaran AS di wilayah tersebut, termasuk instalasi udara dan laut.

Video yang dilihat oleh Middle East Eye menunjukkan kilatan cahaya di dekat instalasi militer AS di Bahrain selama serangan tersebut.

Namun Amerika Serikat meremehkan efektivitas serangan tersebut, dan salah satu pejabat mengatakan kepada Financial Times bahwa Bahrain dan Kuwait telah menjadi sasaran beberapa serangan rudal dan drone Iran, namun tidak ada indikasi bahwa Teheran berhasil mencapai sasarannya.

Pejabat itu juga mengatakan tidak ada bukti bahwa instalasi militer AS di Yordania terkena serangan.

Para pejabat AS sebelumnya meremehkan efektivitas serangan Iran terhadap kepentingan mereka, namun laporan media kemudian mengungkapkan dampak buruk yang besar.

Pihak berwenang Yordania mengatakan sistem pertahanan udara mereka mencegat beberapa proyektil yang masuk, sementara para pejabat di Bahrain dan Kuwait mengaktifkan tindakan darurat ketika peringatan serangan udara terdengar di beberapa bagian Teluk.

Serangan tersebut terjadi beberapa jam setelah Amerika Serikat melancarkan apa yang disebutnya “serangan pertahanan diri” terhadap infrastruktur militer Iran sebagai tanggapan atas jatuhnya helikopter Apache AS di jalur perairan strategis tersebut.

Ledakan dilaporkan terjadi di beberapa lokasi di Iran, termasuk Pulau Qeshm, Bandar Abbas, Jask dan Sirik, menurut media lokal.

IRGC mengatakan serangan AS merusak menara telekomunikasi di kota pesisir Sirik dan menghancurkan dua tangki penyimpanan air.

Para pejabat AS mengatakan target tersebut dipilih untuk mengurangi kemampuan Iran dalam mengancam pelayaran internasional dan aset militer AS yang beroperasi di Teluk.

JENDERAL SANTOS, Filipina — Petugas penyelamat di Filipina selatan mengeluarkan satu jenazah dari reruntuhan supermarket yang runtuh pada hari Rabu, ketika jumlah korban tewas akibat gempa besar meningkat menjadi 46.

Gempa berkekuatan 7,8 skala Richter yang terjadi pada Senin di lepas pantai Mindanao menghancurkan bangunan, memicu tanah longsor dan memicu peringatan tsunami di seluruh bagian pulau selatan.

Joey Deluvio, 39, adalah salah satu dari dua karyawan di sebuah supermarket di General Santos City yang menjadi fokus upaya rekonstruksi meskipun ada ancaman gempa susulan yang terus-menerus.

Peralatan pendeteksi kehidupan telah mendeteksi “denyut nadi lemah” pada awal operasi, kata penyelamat setempat Michelle Chua kepada AFP pada hari Rabu, tetapi “saat mereka sampai di tubuh korban… tidak ada tanda-tanda kehidupan”.

Jenazah Deluvio ditemukan terjepit di antara dua balok, tambah Chua.

Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) pada Rabu menaikkan jumlah korban tewas menjadi 45 orang, sementara jumlah orang hilang meningkat drastis dari empat orang menjadi 17 orang.

Namun, angka kematian tersebut tidak termasuk Deluvio, demikian konfirmasi dari perlindungan sipil.

Sebagian besar korban tewas lainnya berasal dari provinsi Davao Occidental, dan sebagian besar tewas akibat tanah longsor atau bangunan yang runtuh, kata pejabat pertahanan sipil Rafaelito Alejandro dalam sebuah wawancara radio.

Hasilnya, dipublikasikan di Ekologi alam dan evolusimenawarkan kemungkinan solusi terhadap misteri paleontologis yang telah lama ada. Meskipun hewan pertama kali muncul pada periode Ediacaran, keanekaragamannya masih relatif terbatas dalam jangka waktu yang sangat lama sebelum ledakan inovasi evolusioner memperluas kehidupan di Bumi.

Pengalaman pertama dalam hidup

Setelah miliaran tahun didominasi oleh organisme mikroskopis, periode Ediacaran, yang berlangsung sekitar 635 juta hingga 539 juta tahun yang lalu, menjadi saksi munculnya hewan pertama. Beberapa dari makhluk ini, khususnya fraktofususmencapai ketinggian hingga dua meter, meski sebagian besar jauh lebih kecil.

Hewan-hewan awal ini sangat berbeda dari apa pun yang hidup saat ini. Banyak yang lebih mirip pakis dibandingkan hewan modern dan tampaknya tidak memiliki mulut, organ, dan kemampuan bergerak. Para ilmuwan yakin mereka menyerap nutrisi langsung dari air laut di sekitarnya.

Seperti banyak organisme Ediacaran lainnya, mereka menghilang dari catatan fosil pada awal periode Kambrium, sekitar 540 juta tahun yang lalu. Hilangnya mereka menyulitkan para peneliti untuk menentukan apakah mereka berkerabat dengan hewan yang hidup saat ini.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa banyak organisme ini bereproduksi secara aseksual. Mereka berkembang biak dengan menghasilkan keturunan identik secara genetis yang dihubungkan oleh stolon, atau pelari, seperti tanaman stroberi modern. Di lautan Ediacaran yang kaya nutrisi, strategi ini berhasil dengan sangat baik.

“Kehidupan cukup baik di masa Ediacaran, sehingga dorongan seksual sangat terbatas,” kata penulis utama Dr Emily Mitchell dari Departemen Zoologi Cambridge. “Persaingannya relatif sedikit, jadi tidak ada tekanan nyata untuk mengubah apa pun.”

Fosil, AI, dan ekosistem purba

Untuk mempelajari mengapa evolusi tampak melambat selama periode ini, Mitchell dan rekan penulisnya Profesor Andrea Manica mempelajari fosil dari Mistaken Point di Newfoundland, salah satu situs fosil Ediacaran terpenting di dunia.

Para peneliti menggabungkan pemindaian laser, analisis spasial, dan kecerdasan buatan untuk memeriksa bagaimana komunitas kuno ini diorganisir dan bagaimana mereka berinteraksi.

Mereka pertama kali menunjukkan bahwa reproduksi aseksual melalui pelari mengurangi persaingan antar organisme tetangga. Tim kemudian membuat simulasi komputer untuk menguji bagaimana komunitas hewan awal mungkin berkembang berdasarkan strategi reproduksi yang berbeda.

Ribuan simulasi dijalankan sementara jaringan saraf sederhana mengidentifikasi skenario yang paling cocok dengan bukti fosil. Dengan menggunakan teknik yang dikenal sebagai komputasi Bayesian kasar, para peneliti bekerja mundur dari catatan fosil untuk memperkirakan seberapa jauh penyebaran organisme dan seberapa intens mereka bersaing untuk mendapatkan sumber daya.

Mengapa persaingan itu penting

Hasilnya menunjukkan bahwa penyebaran terbatas yang disebabkan oleh reproduksi aseksual dapat menjelaskan mengapa ekosistem hewan purba hanya memiliki sedikit spesies. Belakangan, ketika organisme mulai menyebar dalam jarak yang lebih jauh dan bereproduksi secara seksual, keanekaragaman meningkat secara signifikan.

Persaingan telah lama menjadi salah satu pendorong terpenting evolusi. Namun, gaya hidup banyak organisme Ediacaran yang berbasis pelari mengurangi kebutuhan akan kompetisi.

“Jika Anda terhubung dengan tetangga Anda melalui pelari ini, maka Anda berbagi nutrisi dan Anda tidak perlu bersaing dengan mereka,” kata Manica.

Seiring dengan berkembangnya kehidupan secara bertahap dari perairan yang lebih dalam ke lingkungan laut yang lebih dangkal, kondisinya menjadi jauh lebih buruk. Pasang surut, badai, perubahan suhu, dan perubahan ketersediaan nutrisi menimbulkan tekanan baru yang membuat kelangsungan hidup menjadi sulit diprediksi dan meningkatkan persaingan untuk mendapatkan sumber daya.

Stres dan meningkatnya reproduksi seksual

Para peneliti berpendapat bahwa kondisi yang lebih buruk ini mungkin mendorong transisi menuju reproduksi seksual.

“Jika Anda tiba-tiba menemukan diri Anda berada di lingkungan di mana Anda terbunuh beberapa kali dalam setahun, maka itu akan mengubah segalanya,” kata Mitchell. “Stres pada dasarnya mengarah pada reproduksi seksual, dan ketika itu terjadi, kita dapat melihat peningkatan besar dalam jarak penyebaran ketika hewan mencoba menjajah wilayah baru karena meningkatnya persaingan.”

Ketika hewan purba beradaptasi dengan habitat baru dan strategi reproduksi baru, diversifikasi spesies semakin cepat. Periode ini menandai gelombang besar kedua evolusi Ediacaran dan membantu meletakkan dasar bagi perluasan evolusioner yang lebih dramatis pada periode Kambrium, ketika hewan menjadi berpindah-pindah dan ekosistem menjadi jauh lebih kompleks.

Penelitian ini didukung oleh Natural Environment Research Council (NERC), bagian dari UK Research and Innovation (UKRI). Emily Mitchell adalah Anggota Newnham College, Cambridge. Andrea Manica adalah Anggota Clare College, Cambridge.