Astrofisika dalam Krisis? Ditemukan Benda Misteri Yang Bisa Mengubah Segalanya

Read Also

Tampilan Pertama: Bingkai Musik Samsung

29 Mar 2024

Para astronom menemukan benda langit yang tidak dapat diklasifikasi, kemungkinan mengungkap entitas kosmik jenis baru di luar ilmu fisika yang diketahui.

Terkadang para astronom menemukan objek di langit yang tidak dapat kita jelaskan dengan mudah. Dalam penelitian baru kami, yang diterbitkan di Sainskami melaporkan penemuan tersebut, yang kemungkinan akan memicu diskusi dan spekulasi.

Bintang neutron adalah salah satu objek terpadat di alam semesta. Sepadat inti atom, namun sebesar kota, mereka melampaui batas pemahaman kita tentang materi ekstrem. Semakin berat sebuah bintang neutron, semakin besar kemungkinannya untuk runtuh menjadi sesuatu yang lebih padat: lubang hitam.

Kesan seorang seniman terhadap sistem dengan asumsi bahwa bintang masif pendampingnya adalah lubang hitam. Bintang latar paling terang adalah rekan orbitnya, pulsar radio PSR J0514-4002E. Kedua bintang tersebut terpisah sejauh 8 juta km dan saling mengelilingi setiap 7 hari. Kredit: Daniëlle Futselaar (artsource.nl)

Ujung Pemahaman: Bintang Neutron dan Lubang Hitam

Read Also

Cara Memulai Ulang iPad

28 Mar 2024

Objek-objek astrofisika ini begitu padat, dan tarikan gravitasinya begitu kuat, sehingga intinya – apa pun bentuknya – secara permanen terselubung dari alam semesta oleh cakrawala peristiwa: permukaan yang gelap gulita sehingga cahaya tidak bisa lepas.

Jika kita ingin memahami fisika pada titik kritis antara bintang neutron dan lubang hitam, kita harus menemukan objek pada batas ini. Secara khusus, kita harus menemukan objek yang dapat kita ukur secara tepat dalam jangka waktu yang lama. Dan itulah tepatnya yang kami temukan – sebuah objek yang jelas-jelas bukan a bintang neutron maupun a lubang hitam.

Gambar Teleskop Luar Angkasa Hubble dari gugus bola NGC 1851. Kredit: NASA, ESA, dan G. Piotto (Universitas Padua); Pemrosesan: Gladys Kober (NASA/Universitas Katolik Amerika)

Tarian Kosmik di NGC 1851

Saat melihat jauh ke dalam gugus bintang NGC 1851, kami melihat sepasang bintang yang menawarkan pandangan baru tentang materi ekstrem di alam semesta. Sistem ini terdiri dari satu milidetik pulsarsejenis bintang neutron yang berputar cepat yang menyapu pancaran cahaya radio melintasi kosmos saat berputar, dan merupakan objek besar dan tersembunyi yang sifatnya tidak diketahui.

Objek masif ini berwarna gelap, artinya ia tidak terlihat pada semua frekuensi cahaya – mulai dari radio hingga pita optik, sinar X, dan sinar gamma. Dalam keadaan lain, hal ini tidak memungkinkan untuk dipelajari, namun di sinilah pulsar milidetik membantu kita.

Pulsar milidetik mirip dengan jam atom kosmik. Putaran mereka sangat stabil dan dapat diukur secara tepat dengan mendeteksi pulsa radio reguler yang mereka hasilkan. Meskipun secara intrinsik stabil, putaran yang diamati berubah ketika pulsar bergerak atau ketika sinyalnya dipengaruhi oleh medan gravitasi yang kuat. Dengan mengamati perubahan ini kita dapat mengukur sifat benda di orbit dengan pulsar.

Tim menggunakan teleskop radio sensitif MeerKAT yang terletak di semi-gurun Karoo di Afrika Selatan. Kredit: SARAO

Mengungkap Misteri Dengan MeerKAT

Tim astronom internasional kami telah menggunakan teleskop radio MeerKAT di Afrika Selatan untuk melakukan pengamatan terhadap sistem yang disebut NGC 1851E.

Hal ini memungkinkan kami untuk secara tepat merinci orbit kedua objek tersebut, menunjukkan bahwa titik pendekatan terdekatnya berubah seiring waktu. Perubahan seperti itu dijelaskan oleh teori relativitas Einstein dan kecepatan perubahan memberi tahu kita tentang gabungan massa benda-benda dalam sistem.

Pengamatan kami mengungkapkan bahwa sistem NGC 1851E berbobot hampir empat kali massa Matahari kita, dan bahwa satelit gelapnya, seperti pulsar, merupakan objek kompak – jauh lebih padat daripada bintang normal. Bintang-bintang neutron paling masif memiliki berat sekitar dua massa matahari, jadi jika ini adalah sistem bintang neutron ganda (sistem yang terkenal dan dipelajari) maka ia harus memuat dua bintang neutron terberat yang pernah ditemukan.

Untuk mengungkap sifat pendampingnya, kita perlu memahami bagaimana massa dalam sistem didistribusikan di antara bintang-bintang. Sekali lagi dengan menggunakan relativitas umum Einstein, kita dapat memodelkan sistem tersebut secara detail, dan menemukan bahwa massa pendampingnya terletak antara 2,09 dan 2,71 kali massa Matahari.

Massa pendampingnya termasuk dalam “celah massa lubang hitam” yang terletak di antara bintang-bintang neutron terberat, yang diperkirakan bermassa sekitar 2,2 massa matahari, dan lubang hitam paling ringan yang dapat terbentuk dari keruntuhan bintang, sekitar 5 massa matahari. Sifat dan pembentukan objek di celah ini merupakan pertanyaan yang belum terselesaikan dalam astrofisika.

Kandidat yang Mungkin

Jadi, apa sebenarnya yang kami temukan?

Potensi sejarah pembentukan pulsar radio NGC 1851E dan bintang pendampingnya yang eksotik. Kredit: Thomas Tauris (Universitas Aalborg / MPIfR)

Kemungkinan yang menarik adalah kita telah menemukan pulsar yang mengorbit di sekitar sisa-sisa penggabungan (tabrakan) dua bintang neutron. Konfigurasi yang tidak biasa ini dimungkinkan oleh padatnya kumpulan bintang di NGC 1851.

Di lantai dansa bintang yang penuh sesak ini, bintang-bintang akan berputar-putar satu sama lain, bertukar pasangan dalam tarian waltz tanpa akhir. Jika dua bintang neutron dilempar terlalu berdekatan, tarian mereka akan berakhir dengan bencana.

Lubang hitam yang tercipta dari tabrakan tersebut, yang jauh lebih ringan dibandingkan lubang hitam yang tercipta dari bintang yang runtuh, kemudian bebas berkeliaran di gugus tersebut hingga menemukan sepasang penari lain yang sedang menari waltz dan, dengan agak kasar, masuk ke dalam dirinya sendiri – menendang keluar pasangan yang lebih ringan tersebut. dalam proses. Mekanisme benturan dan pertukaran inilah yang dapat memunculkan sistem yang kita amati saat ini.

Melanjutkan Pencarian

Kami belum selesai dengan sistem ini. Pekerjaan sedang dilakukan untuk secara meyakinkan mengidentifikasi sifat sebenarnya dari pendamping tersebut dan mengungkap apakah kita telah menemukan lubang hitam paling ringan atau bintang neutron paling masif – atau mungkin tidak sama sekali.

Di perbatasan antara bintang neutron dan lubang hitam selalu ada kemungkinan adanya objek astrofisika baru yang belum diketahui.

Banyak spekulasi yang pasti akan mengikuti penemuan ini, namun yang jelas adalah bahwa sistem ini memberikan harapan besar dalam memahami apa yang sebenarnya terjadi pada materi di lingkungan paling ekstrem di alam semesta.

Ditulis oleh:

• Ewan D. Barr – Ilmuwan proyek untuk kolaborasi Transien dan Pulsar dengan MeerKAT (TRAPUM), Institut Max Planck untuk Astronomi Radio
• Arunima Dutta – Kandidat PhD di Departemen Penelitian Fisika Fundamental dalam Astronomi Radio, Institut Max Planck untuk Astronomi Radio
• Benjamin Stappers – Profesor Astrofisika, Universitas Manchester

Diadaptasi dari artikel yang awalnya diterbitkan di The Conversation.