Sinyal Baru Diduga Tabrakan Antar Bintang Neutron Ditemukan

Kredit gambar: Sinar-X: NASA/CXC/Universitas Sains dan Teknologi China/Y. Xue dkk; Optik: NASA/STScI

Letusan terang sinar-X ditemukan oleh Observatorium Antariksa Sinar-X Chandra NASA di galaksi yang terletak 6,6 miliar tahun cahaya dari Bumi. Letusan ini bisa mengisyaratkan fenomena penggabungan antara dua bintang neutron yang dapat memberikan wawasan baru kepada para astronom tentang bagaimana bintang neutron tercipta.

Ketika dua bintang neutron bergabung, mereka menghasilkan berkas sempit (jet) berenergi tinggi yang disemburkan ke arah yang berlawanan. Jika jet mengarah sepanjang garis pandang ke Bumi, maka kilatan atau letusan sinar gamma dapat dideteksi. Jika jet tidak mengarah ke kita, maka dibutuhkan sinyal yang berbeda untuk mengidentifikasi fenomena penggabungan.

Deteksi gelombang gravitasi --riak-riak pada jalinan ruang dan waktu-- adalah salah satu sinyal tersebut. Sekarang, melalui observasi letusan terang sinar-X, para astronom justru menemukan sinyal yang sama sekali berbeda dan menduga dua bintang neutron tersebut mungkin bergabung untuk membentuk bintang neutron tunggal baru yang lebih masif dan berotasi sangat cepat dengan medan magnet yang luar biasa kuat atau pulsar.

"Kami telah menemukan cara yang benar-benar baru untuk mengamati fenomena penggabungan bintang neutron,” ungkap penulis utama makalah ilmiah Yongquan Xue dari Universitas Sains dan Teknologi Cina. “Perilaku sumber sinar-X ini sesuai dengan prediksi kami untuk fenomena semacam ini.”

Chandra mengamati sumber letusan terang sinar-X yang diberi kode XT2, tiba-tiba muncul dan memudar sekitar tujuh jam kemudian. Sumber XT2 ditemukan di Deep Field-South Chandra, gambar sinar-X paling tajam dari hampir selama 12 minggu total waktu observasi Chandra dan diambil pada berbagai interval selama beberapa tahun. Sumber terdeteksi pada tanggal 22 Maret 2015 dan ditemukan melalui analisis arsip data.

“Penemuan XT2 yang tidak disengaja ini memperkuat kasus lain, produktivitas alam ternyata berulang kali melampaui imajinasi manusia," jelas rekan penulis makalah ilmiah Niel Brandt dan peneliti utama Chandra Deep Field-South dari Universitas Negeri Pennsylvania.

Para peneliti mengidentifikasi lokasi XT2 dengan mempelajari variasi sinar-X berdasarkan waktu dan membandingkannya dengan prediksi yang dibuat pada tahun 2013 oleh Bing Zhang dari Universitas Nevada di Las Vegas. Sinar-X menunjukkan karakteristik yang konsisten dengan prediksi magnetar (bintang paling magnetik di alam semesta) yang baru terbentuk, yaitu bintang neutron yang berotasi ratusan kali per detik dengan medan magnet hingga satu kuadrilion kali medan magnet Bumi.

Tim memperkirakan magnetar kehilangan energi dalam bentuk angin emisi sinar-X yang memperlambat laju rotasi ketika sumber memudar. Jumlah emisi sinar-X tetap konstan dalam skala kecerahan selama sekitar 30 menit, kemudian skala kecerahannya menurun sebanyak 300 faktor selama 6,5 ​​jam, sebelum akhirnya tidak terdeteksi. Indikasi ini menunjukkan fenomena penggabungan dua bintang neutron telah menciptakan bintang neutron tunggal baru yang lebih masif.

Hasil studi ini dianggap penting karena memberikan para astronom kesempatan untuk mempelajari struktur interior bintang neutron, objek kosmik sangat padat kedua di alam semesta setelah lubang hitam.

“Kita tidak bisa mengujinya di laboratorium, jadi kita hanya bisa menunggu alam melakukannya,” Zhang menambahkan. “Jika dua bintang neutron bergabung untuk menciptakan bintang neutron tunggal masif dan mampu bertahan untuk tidak runtuh menjadi lubang hitam, mereka seolah memberi tahu kita struktur bintang neuton sangat padat namun elastis.”

Penggabungan bintang neutron menonjol dalam pemberitaan sejak advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mendeteksi gelombang gravitasi pada tahun 2017. Sumber gelombang gravitasi yang diberi kode GW170817, menghasilkan letusan sinar gamma dan radiasi cahaya yang dideteksi oleh banyak teleskop, termasuk Chandra. Tim ilmuwan yang dipimpin Xue menduga XT2 adalah sumber gelombang gravitasi yang terjadi sebelum Advanced LIGO melakukan observasi pertamanya dan terlalu jauh untuk dideteksi.

Tim juga mempertimbangkan apakah XT2 disebabkan oleh sebuah bintang masif yang runtuh, bukannya penggabungan bintang neutron. Lokasi XT2 ada di pinggir galaksi induk, yang konsisten dengan gagasan ledakan dahsyat supernova yang menghasilkan bintang-bintang neutron menjauhkan mereka dari pusat galaksi beberapa miliar tahun yang lalu.

Galaksi induk XT2 sendiri juga memiliki karakteristik tertentu --termasuk rendahnya laju pembentukan bintang dibandingkan galaksi lain dengan massa yang setara-- yang jauh lebih konsisten dengan tipe galaksi di mana penggabungan dua bintang neutron diperkirakan akan berlangsung. Usia bintang relatif masih sangat muda dan terkait dengan tingginya laju pembentukan bintang.

“Sifat galaksi induk XT2 meningkatkan kepercayaan diri kami untuk menjelaskan asal usulnya,” kata rekan penulis makalah ilmiah Ye Li dari Universitas Peking.

Tim ilmuwan memperkirakan tingkat fenomena seperti XT2 konsisten dengan dengan tingkat yang disimpulkan dari deteksi GW170817. Namun, kedua perkiraan tersebut sangat labil karena hanya bergantung pada pendeteksian satu objek dan memerlukan lebih banyak sampel.

“Kami sudah memulai menganalisis data Chandra lainnya untuk melihat apakah ada sumber yang serupa,” pungkas rekan penulis makalah ilmiah Xuechen Zheng dari Universitas Sains dan Teknologi Cina. “Sama seperti sumber ini, data yang tersimpan di arsip Chandra tentunya mengandung harta karun yang berharga.”

Makalah ilmiah yang merinci penemuan telah dipublikasikan di jurnal Nature edisi 11 April.

Pusat Penerbangan Antariksa Marshall NASA di Huntsville, Alabama, mengelola program Chandra untuk Direktorat Misi Sains NASA di Washington. Observatorium Astrofisika Smithsonian di Cambridge, Massachusetts, mengendalikan sains dan operasi penerbangan Chandra.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Lee Mohon

Sumber: A New Signal for a Neutron Star Collision Discovered

#terimakasihgoogle