Bintang Neutron

Bintang neutron terbentuk dari kematian bintang raksasa setelah memicu ledakan supernova. Saat runtuh karena gaya gravitasinya sendiri, komposisi proton dan elektron di inti bintang saling melebur untuk membentuk neutron.
Kredit: NASA/Dana Berry

Bintang neutron adalah objek kosmik yang menduduki volume ruang hanya seluas sebuah kota, namun mengemas massa sekitar 1,4 kali lipat massa Matahari. Dilahirkan dari kematian bintang raksasa yang sebelumnya memicu ledakan dahsyat supernova, bintang neutron adalah objek kosmik terpadat kedua di alam semesta, hanya kalah dari lubang hitam. Yuk, kita pelajari apa itu bintang neutron, bentuk dan variasinya.

Bintang Phoenix

Ketika sebuah bintang dengan massa antara 4-8 kali massa Matahari meledak, lapisan-lapisan terluarnya terlontar dalam pemandangan yang menakjubkan dan hanya meninggalkan inti bintang padat berukuran kecil yang tak pernah berhenti runtuh. Gaya gravitasi menciptakan tekanan yang melebur proton dan elektron menjadi neutron. Oleh karena itu, jenazah bintang masif ini disebut “bintang neutron”.

Bintang neutron mengemas massa yang begitu besar hanya dalam volume ruang seluas 20 kilometer. Begitu padat, sehingga satu sendok teh material dari bintang neutron setara dengan bobot satu miliar ton. Secara rata-rata, gaya gravitasi bintang neutron sekitar dua miliar kali lebih kuat daripada gravitasi Bumi. Bahkan, gaya gravitasi bintang neutron cukup kuat untuk mendistorsi cahaya dalam fenomena yang disebut pelensaan gravitasi, memungkinkan para astronom untuk melihat objek-objek jauh yang berada di belakangnya.

Supernova yang melahirkan bintang neutron, menghasilkan laju rotasi yang sangat cepat. Bintang neutron berotasi beberapa kali hanya dalam waktu satu detik, bahkan ada yang berotasi 43.000 kali per menit.

Jika bintang neutron adalah bagian dari sistem biner, dengan bintang pengiring yang mampu bertahan dari ledakan mematikan supernova, atau jika menangkap bintang yang melintas dan menjadikannya pengiring, maka beberapa fenomena menarik akan terjadi. Jika bintang pengiring lebih kecil dari Matahari, bintang neutron akan menarik massa darinya sehingga menggelembung menyerupai balon. Sementara bintang pengiring dengan massa 10 kali massa Matahari juga menghasilkan transfer massa serupa, namun lebih tidak stabil dan tidak bertahan lama.

Apabila massa bintang pengiring melampaui 10 kali massa Matahari, transfer material berlangsung dalam wujud angin bintang. Material mengalir di sepanjang kutub magnet bintang neutron dan menciptakan denyut emisi sinar-X saat material dipanaskan.

Pada tahun 2010, sekitar 1.800 pulsar telah diidentifikasi melalui deteksi panjang gelombang radio, sementara 70 lainnya ditemukan melalui deteksi sinar gamma. Beberapa pulsar bahkan diorbit oleh sistem planet, bahkan beberapa bintang pengiring dapat berevolusi menjadi planet setelah sebagian besar materialnya ditarik oleh bintang neutron.

Tipe Bintang Neutron

Beberapa bintang neutron menyemburkan berkas sempit (jet) material yang dilontarkan hampir secepat cahaya. Ketika melewati Bumi, berkas cahaya bintang neutron terlihat seperti lampu mercusuar. Para ilmuwan menyebut bintang neutron yang berdenyut sebagai pulsar. Pulsar normal berotasi antara 0,1 hingga 60 kali per detik, sementara pulsar milidetik dapat berotasi sekitar 700 kali per detik.

Ketika pulsar menarik material dari bintang pengiring yang berukuran lebih besar namun massanya lebih kecil, material berinteraksi dengan medan magnet untuk menghasilkan energi kuat yang dapat diamati pada panjang gelombang radio, optik, sinar-X dan sinar gamma. Jika sumber daya utamanya berasal dari material bintang pengiring, mereka disebut "accretion-powered pulsar". Sedangkan jika sumber daya utamanya digerakkan oleh rotasi bintang dari interaksi antara elektron berenergi tinggi dengan medan magnet di atas kedua kutub, mereka disebut "spin-powered pulsar". Sebelum mendingin, bintang neutron belia juga dapat menghasilkan denyut sinar-X saat ada beberapa wilayah di bintang neutron yang lebih panas daripada yang lain.

Seiring akselerasi material di dalam magnetosfer pulsar, bintang neutron menghasilkan emisi sinar gamma. Transfer energi sinar gamma justru memperlambat rotasi bintang. Kerlip berkas cahaya pulsar mudah diprediksi, sehingga para ilmuwan mempertimbangkan untuk memanfaatkannya sebagai navigasi penerbangan antariksa.

“Beberapa pulsar milidetik sangat teratur, layaknya sebuah jam,” ungkap ilmuwan Keith Gendreau dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Maryland.

“Kami menggunakan pulsar dengan cara serupa seperti kami menggunakan jam atom untuk sistem navigasi GPS,” tambah Gendreau.

Secara umum, medan magnet bintang neutron sangat kuat. Menurut astrofisikawan Paul Sutter, medan magnet Bumi sekitar 1 gauss, Matahari berada di kisaran beberapa ratus gauss, namun bintang neutron memiliki medan magnet sebesar satu triliun gauss.

Medan magnet magnetar seribu kali lebih kuat daripada bintang neutron normal, yang memperlambat laju rotasi.

“Magnetar adalah juara bertahan dalam kompetisi medan magnet terkuat di alam semesta,” kata Sutter. “Mereka ada di luar sana, tapi sulit ditemukan.”

Medan magnet berpotensi menimbulkan kekacauan di lingkungan kosmik lokal, karena setiap atom akan direntangkan ke wujud batang pensil tipis di dekat magnetar. Magnetar juga dapat menyemburkan radiasi dalam intensitas yang tinggi.

“Terlalu dekat dengannya (katakanlah dalam jarak 1.000 kilometer), medan magnet akan mengacaukan bukan hanya bioelectricity, tetapi termasuk struktur molekul kita,” kata Sutter. “Di medan magnet magnetar, kita akan... hancur.”

Menghancurkan Bintang

Sebagaimana bintang normal lainnya, dua bintang neutron juga dapat saling mengorbit. Jika mengorbit cukup dekat, mereka dapat memicu fenomena yang disebut “kilonova”.

Tabrakan dua bintang neutron menghasilkan gelombang gravitasi yang terdeteksi di Bumi pada tahun 2017. Deteksi gelombang gravitasi juga menyediakan bukti kuat bahwa tabrakan antara bintang neutron menyirami kosmos dengan unsur emas, platinum dan unsur-unsur berat lainnya.

“Asal usul unsur kimiawi berat di alam semesta telah membingungkan komunitas ilmiah untuk waktu yang cukup lama,” kata ilmuwan senior Hans-Thomas Janka dari MPA. “Sekarang, kita memiliki bukti observasi pertama penggabungan antara bintang neutron yang menempa unsur yang lebih berat dari besi, seperti emas dan platinum.

Tabrakan kuat melepaskan sejumlah besar cahaya dan menciptakan gelombang gravitasi yang mengguncang kosmos. Tapi takdir apa yang menunggu mereka setelah benturan tetap menjadi misteri.

“Kita sebenarnya tidak mengetahui apa yang selanjutnya terjadi terhadap mereka,” tukas ilmuwan senior David Shoemaker dari MIT dan juru bicara LIGO Scientific Collaboration. “Kami tidak tahu apakah itu lubang hitam, bintang neutron atau sesuatu yang lain.”

Observasi pertama tabrakan antara dua bintang neutron memupuk rasa percaya diri para ilmuwan untuk menemukan banyak fenomena serupa berikutnya.

“Kami berharap dapat segera mengamati lebih banyak penggabungan antara bintang neutron. Data observasi akan mengungkap struktur internal material mereka,” kata Andreas Bauswein dari Institut Heidelberg di Jerman dalam sebuah pernyataan.

Ditulis oleh: Nola Taylor Redd, kontributor www.space.com

Sumber: Neutron Stars: Definition & Facts

#terimakasihgoogle