Sumber Energi Flare Matahari

Sejak pertama kali diamati oleh Carrington dan Hodgson pada tahun 1859, pengamatan dan penelitian tentang solar flare telah maju dengan sangat pesat. Bahkan pada saat ini telah menjadi suatu bahan perbincangan yang hangat di masyarakat. Apalagi sebabnya jika bukan prediksi bencana yang akan ditimbulkannya kepada bumi.

Meskipun demikian, terlepas dari perbincangan hangat tersebut, flare Matahari yang merupakan ledakan rutin yang terjadi di matahari ini telah banyak diulas media dan mulai dikenal oleh masyarakat awam. Untuk itu tulisan ini mencoba membahas secara sederhana mengenai sumber energi dari solar flare yang meledak di permukaan matahari.

Sumber Energi Flare Matahari
Melalui pengamatan, diketahui bahwa flare Matahari biasanya dapat terjadi dalam waktu satu jam sampai satu hari. Dalam selang waktu tersebut, energi total yang dilepaskan oleh fenomena ini sangat besar, yaitu sekitar 10²² – 10²⁵ J.

E.R. Priest pada tahun 1982 melakukan perhitungan energi rata-rata yang dilepaskan oleh sebuah flare sebagai berikut :

Radiasi Elektromagnetik                     10³² erg
Ledakan gelombang interplanet        10³² erg
Elektron cepat (hard x-ray)              5.10³¹ erg
Partikel subrelativistik                      2.10³¹ erg
Partikel relativistik                             3.10³¹ erg
TOTAL ENERGI                                 3.10³² erg

Jika diubah ke dalam satuan SI, maka 3.10³² erg setara dengan 3.10²⁵ J. Sebagai perbandingan, total energi yang dilepaskan oleh matahari ke semua arah setiap detiknya (disebut Luminositas Matahari) adalah 3,86 x 10²⁶ J/s. Nilai ini tentu jauh lebih besar dari ledakan sebuah flare yang ‘hanya’ 10²² – 10²⁵ J dalam waktu 1 jam-satu hari.

Akan tetapi, jika kita mau menghitung sedikit dan menyatakan luminositas matahari dalam lingkup daerah solar flare (sekitar 107 – 1010 km2) dan dalam rentang waktu flare Matahari (satu jam – satu hari), maka energi yang dipancarkan matahari adalah sekitar 10¹⁸ – 10²² J. Dengan kata lain, rata-rata satu flare Matahari dapat melepaskan energi sekitar sepuluh ribu sampai seratus ribu kali dari energi yang dilepaskan oleh matahari (woow…) pada luas daerah yang sama dan pada waktu yang sama. Ini adalah jumlah energi yang sangat besar yang dilepaskan dalam waktu yang singkat! Jika matahari memperoleh energinya dari reaksi inti di pusat matahari yang bersuhu sekitar 15 juta K, darimanakah sebuah flare memperoleh energi sebesar itu dari permukaan matahari yang suhunya ‘hanya’ sekitar 5700 K? Fenomena ini merupakan salah satu rahasia alam semesta yang sangat menarik dan sangat menantang untuk dipecahkan.

Semenjak awal dilakukan penelitian, brbagai teori mengenai sumber energi dari flare Matahari sudah dikemukakan yang secara umum bisa dibagi dalam 2 kelompok besar. Kelompok pertama menyatakan bahwa sumber energi bukan berasal dari medan magnet matahari secara langsung (medan magnet bereran secara pasif) , tetapi medan magnet matahari berperan sebagai katalis dari sumber energi flare. Kelompok kedua menyatakan bahwa sumber energi flare langsung berasal dari medan magnet matahari (medan magnet berperan secara aktif).

Medan magnet yang berperan secara pasif
Untuk kelompok yang meyakini bahwa sumber energi flare Matahari bukan berasal dari medan magnet Matahari secara langsung, ada 2 pemodelan yang dibuat untuk mendukung teori tersebut.

Yang Pertama dikenal dengan nama Model Charmichael yang dibangun pada tahun 1964. Menurut Charmichael, sumber energi flare berasal dari angin matahari yang terperangkap di daerah aktif (daerah bintik matahari). Karena terperangkap, maka makin lama energinya semakin besar dan kemudian menjadi solar flare.

Model kedua kemudian muncul pada tahun 1969 dan dikenal sebagai Model Elliot (1969).  Secara umum model Elliot ini hampir sama dengan Charmichael, hanya saja yang terperangkap dalam medan magnet bukanlah angin matahari, tetapi partikel-partikel elementar yang terus menerus dipercepat sehingga pada akhirnya menghasilkan solar flare.

Medan magnet yang berperan secara aktif
Teori yang diajukan kelompok kedua yang meyakini bahwa medan magnet berperan aktif diyakini paling tepat sebagai sumber energi flare Matahari. Jika dihitung secara kasar, maka medan magnet yang berada di daerah medan magnet aktif menyimpan energi sebesar 10²³ – 10²⁸ J. Jumlah energi ini tentu saja mencukupi untuk menyuplai kehadiran energi dari solar flare yang ‘hanya’ sebesar 10²² – 10²⁵ J. Hanya saja, bagaimana energi yang besar ini dapat dilepaskan dalam waktu yang singkat (satu jam sampai satu hari)? Untuk itu perlu ada mekanisme tentang bagaimana terjadinya flare Matahari dan bagaimana energi sebesar itu bisa terlepas dalam waktu yang singkat. Inilah pekerjaan besar dari para ahli teori flare Matahari untuk membangun model-model flare Matahari yang harus sesuai dan didukung oleh pengamatan yang ada.

Energi yang Dilepaskan

Selain besarnya energi solar flare yang merupakan tantangan untuk dipecahkan, ternyata ada lagi hal lain yang lebih menarik dari solar flare, yaitu seluruh energi yang dilepaskan oleh solar flare (yang fenomenanya bisa terjadi dari satu jam sampai satu hari), ternyata 50% energinya dilepaskan hanya dalam waktu yang sangat pendek, yaitu 100 – 1000 detik saja, yaitu sekitar 2 – 17 menit saja! Bagaimana ini bisa terjadi? Bisa disimak dalam skema yang dibuat E. R. Priest pada tahun 1982.

Flare Matahari boleh dikatakan sebagai sebuah ledakan yang terjadi di matahari. Ternyata ledakan tersebut tidak seperti yang kita bayangkan. Sejak meledak sampai selesai, flare Matahari memiliki sebuah selang waktu yang sangat pendek dimana terjadi ledakan yang sangat besar (disebut fasa impulsif) yang menghabiskan setengah energi dari total energi flare dalam waktu sempit (2-17 menit) dan membuat grafik energi flare memiliki suatu ‘loncatan’ energi yang besar. Model-model solar flare yang dibangun oleh para ahli haruslah dapat menjelaskan fenomena fasa impulsif ini.

Dengan berbagai fenomena yang sangat menarik di atas tentang flare Matahari, tidak heran kalau manusia meluncurkan berbagai pesawat antariksa seperti YOHKOH, GOES, RHESSI, Hinode, dan misi-misi lainnya hanya untuk mengamati matahari dan untuk menguak misterinya yang salah satunya adalah misteri dari flare Matahari.