Para peneliti telah menemukan cara baru untuk mendeteksi beberapa peristiwa penggabungan paling dahsyat di alam semesta sebelum itu terjadi.
Bintang neutron, inti yang sangat padat dari bintang mati masif yang berputar ke arah satu sama lain atau ke dalam lubang hitam, dapat meningkatkan gelombang pasang di lautan partikel bermuatan berat yang mengelilingi bintang neutron. Para peneliti menemukan bahwa gelombang pasang ini dimanifestasikan oleh semburan teratur radiasi elektromagnetik yang dapat berfungsi sebagai sistem peringatan dini untuk merger yang akan datang.
Bintang neutron mungkin adalah objek paling ekstrem di alam semesta. Ya, lubang hitam mungkin lebih eksotis, tetapi relatif sederhana—mereka hanya memiliki banyak gravitasi. Sebaliknya, bintang neutron pada dasarnya adalah inti atom raksasa, dan ini melibatkan fisika yang menarik dan kompleks yang tidak dimiliki lubang hitam.
Sebuah bintang neutron khas memiliki diameter hanya beberapa kilometer, tetapi dapat memiliki berat beberapa kali massa Matahari. Mereka hampir seluruhnya terdiri dari neutron (karena itu namanya), tetapi mengandung populasi elektron bebas, proton, dan ion inti berat. Mereka lahir dari supernova – ledakan bintang masif yang sekarat – dan beberapa di antaranya mungkin mengandung medan magnet terkuat di seluruh alam semesta.
Bagian dalam bintang neutron adalah yang paling misterius karena tekanan dan kepadatannya begitu besar sehingga berada di luar pengetahuan fisika kita saat ini. Beberapa model menunjukkan bahwa inti hanyalah aliran neutron yang seragam, sementara yang lain menyarankan bahwa neutron itu sendiri meluruh menjadi quarknya. Di belakang inti bagian dalam terdapat massa neutron yang keras dan halus yang perlahan berubah menjadi pola yang lebih kompleks, seperti balok dan benang, yang secara kolektif dikenal sebagai pasta nuklir.
Dipercayai bahwa kerak luar bintang neutron terdiri dari elektron superfluida dan neutron yang memberi jalan pada kisi kristal saat mendekati permukaan. Akhirnya, ada lautan - lapisan elektron cair, neutron, dan ion pada kedalaman 10 hingga 100 m.
Sifat materi yang sangat eksotik dalam kondisi ini – neutron superfluida biasanya tidak terjadi begitu saja – menjadikan bintang neutron kandidat utama untuk mempelajari fisika ekstrem. Gagasan ini disempurnakan setelah penemuan GW 170817, sinyal gelombang gravitasi yang terdeteksi bersama dengan emisi elektromagnetik dari dua bintang neutron yang bergabung. Co-deteksi, dijuluki astronomi multi-utusan, memungkinkan fisikawan untuk menyelidiki inti bintang neutron tidak seperti sebelumnya.
Tetapi sejak gelombang gravitasi pertama kali terdeteksi pada tahun 2017, kami belum melihat peristiwa penggabungan bintang neutron lainnya, yang mengecewakan karena bintang neutron adalah salah satu laboratorium alam terbaik untuk menguji fisika energi tinggi.
Tetapi sekarang metode baru untuk mengamati perilaku eksotis bintang neutron mungkin berarti kita tidak perlu menunggu lebih lama lagi. Makalah baru, yang diterbitkan pada bulan Mei di basis data pracetak arXiv, berfokus pada lautan bintang neutron, yang, selain elektron dan neutron bebas, juga dapat mengandung karbon, oksigen, dan besi. Meskipun lautan relatif dangkal dibandingkan dengan seluruh kedalaman bintang neutron, mereka adalah lapisan luar (tidak termasuk "atmosfer" yang sangat tipis) dan bagian dari bintang neutron yang paling siap merespons alam semesta luar.
Secara khusus, para peneliti menemukan bahwa lautan dangkal ini dapat mendukung pasang surut seperti lautan di Bumi. Tetapi untuk menaikkan gelombang pada bintang neutron membutuhkan lebih banyak tarikan gravitasi untuk mengatasi semua gravitasi ekstrem itu. Pasang surut di bintang neutron hanya muncul ketika bintang neutron cukup dekat dengan objek padat dan masif, seperti bintang neutron lain atau lubang hitam.
Untungnya, biner seperti itu relatif umum, karena bintang biasanya terbentuk dalam beberapa sistem dan kemudian melalui siklus hidupnya, akhirnya meninggalkan kombinasi lubang hitam dan bintang neutron.
Ketika sebuah bintang neutron mulai bergabung dengan bintang neutron atau lubang hitam lainnya, objek-objek tersebut perlahan-lahan berputar bersama selama beberapa tahun. Saat mereka berputar, gelombang gravitasi mengambil energi dari sistem, menarik pasangan lebih dekat. Lagi pula, di saat-saat terakhir, penggabungan selesai dalam hitungan detik.
Namun sebelum itu terjadi, satelit yang mengorbit dapat memicu serangkaian pasang resonansi pada bintang neutron. Pasang surut ini dapat mempertahankan frekuensi hingga 100 megahertz dan membawa energi hingga 10^29 joule. Untuk memberi Anda gambaran tentang seberapa besar angka itu, seluruh umat manusia hanya menggunakan 10^20 joule setiap tahun. Gelombang resonansi bintang neutron tunggal memiliki energi lebih dari semua radiasi Matahari selama 10 ribu tahun.
Tidak seperti gelombang laut, pasang surut ini terdiri dari lautan plasma. Muatan listrik yang ekstrem berarti bahwa pasang surut dapat memancarkan ledakan radiasi elektromagnetik yang intens yang dapat terlihat oleh kita sebagai ledakan sinar-X dan sinar gamma.
Berdasarkan perhitungan mereka, para peneliti memperkirakan bahwa observatorium luar angkasa seperti Fermi Space Gamma-ray Telescope dan Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) dapat mendeteksi beberapa bintang neutron setiap tahun, dan sinyal-sinyal ini akan muncul beberapa tahun sebelum final. penggabungan.
Dengan peringatan ini, para astronom dapat mempersiapkan teleskop dan observatorium mereka untuk siap menangkap momen penggabungan itu sendiri dan menggali data gelombang elektromagnetik dan gravitasi yang lebih berharga.
Anda dapat membantu Ukraina melawan penjajah Rusia. Cara terbaik untuk melakukannya adalah dengan menyumbangkan dana ke Angkatan Bersenjata Ukraina melalui selamatkan hidup atau melalui halaman resmi NBU.
Berlangganan halaman kami di Twitter dan Facebook.
Baca juga: