Menelisik Ukuran Bintang Neutron | langitselatan


105
105 points
Menelisik Ukuran Bintang Neutron | langitselatan

Data tabrakan bintang neutron yang membuka era astronomi multicuric, berhasil mengungkap ukuran bintang neutron.

Ilustrasi tabrakan bintang neutron. Kredit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Ilustrasi tabrakan bintang neutron. Kredit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Sekilas tentang Bintang Neutron

Bintang neutron adalah pusat bintang yang tetap setelah bintang massa besar mengakhiri hidupnya dalam ledakan supernova. Seperti kebanyakan bintang, cikal bakal bintang neutron juga memulai kehidupannya dengan membakar hidrogen menjadi helium sebelum berevolusi menjadi bintang raksasa merah yang membakar helium menjadi elemen berat ketika hidrogen di pusatnya habis.

Ketika sebuah bintang bermassa besar selesai membakar helium, tahap selanjutnya adalah pembakaran karbon di tengah bintang. Karena pembakaran karbon terjadi sebelum materi merosot, reaksi pembakaran karbon berlangsung stabil dan menghasilkan inti besi. Jika pembakaran karbon terjadi setelah materi merosot, reaksi pembakaran akan sangat eksplosif dan bintang akan segera meledak.

Pembakaran karbon dalam bintang masif lebih besar dari 10 massa matahari terjadi ketika material belum mengalami degenerasi. Setelah inti besi terbentuk di tengah, suhu dan tekanan yang sangat tinggi menyebabkan inti besi terurai menjadi inti helium yang sebenarnya menyerap energi. Akibatnya, tekanan di pusat turun, pusat bintang runtuh menjadi benda yang sangat padat sementara bagian luar dikeluarkan dengan kecepatan tinggi.

Singkatnya, bintang mengalami supernova, meninggalkan inti bintang yang luar biasa padat. Inti dari bintang ini dikenal sebagai bintang neutron. Bintang yang satu ini sangat padat. Massa bisa dua kali massa Matahari, tetapi kerapatan sebenarnya sangat padat yaitu 100 triliun gram per sentimeter kubik. Bayangkan, jika Bumi, yang berukuran 12.742 km, menjadi bintang neutron, maka Bumi akan dipadatkan hingga ukuran 305 meter!

Massa tetap sama. Namun ukurannya jauh berbeda. (Bumi tidak bisa menjadi bintang merah neutron).

Dengan kondisi yang sangat padat dan padat, gravitasi permukaan bintang-bintang neutron menjadi sangat besar, yaitu ratusan miliar kali gravitasi Bumi. Apalagi medan magnetnya. Jauh lebih kuat. Sebagai ilustrasi, peristiwa seismik pada bintang-bintang neutron yang berjarak 50.000 tahun cahaya, masih dapat mempengaruhi Bumi.

Kami tahu efeknya, kami juga tahu seberapa besar dan perkiraan ukurannya. Tapi, kita belum tahu dengan pasti ukuran bintang neutron. Ukuran bintang neutron tentu sangat tergantung juga pada massa bintang tersebut.

Dari pengamatan sinar-X dan emisi pada panjang gelombang elektromagnetik lainnya, ukuran bintang neutron diperkirakan antara 20-30 km.

Untuk mendapatkan hasil yang lebih tepat, para astronom dari Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi (Albert Einstein Institute; AEI) melakukan pengukuran dengan tabrakan data dua bintang neutron pada 2017.

Ukuran Bintang Neutron

Perbandingan ukuran bintang neutron ditempatkan di daerah Hannover, Jerman. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA

Perbandingan ukuran bintang neutron ditempatkan di daerah Hannover, Jerman. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA

Untuk mengetahui seberapa besar bintang neutron, para astronom menggunakan peristiwa tabrakan bintang neutron pada 2017. Tabrakan ini sangat fenomenal karena informasi tabrakan datang dalam bentuk gelombang gravitasi dan semburan sinar gamma. Peristiwa itu mengawali era astronomi multikultural.

Tidak mudah untuk memahami bahkan mengetahui ukuran bintang neutron. Kami tidak dapat meniru bintang neutron di laboratorium di Bumi. Ukurannya kecil tetapi untuk membuat objek yang kompak tidak mungkin. Sebagai ilustrasi, satu sendok teh bahan bintang neutron dapat berbobot 10 juta ton!

Ternyata, informasi dari tabrakan dua bintang neutron sangat berharga. Dari peristiwa ini, kita bisa mengetahui ukuran dan massa bintang neutron. Bahkan ukurannya bisa sangat tepat.

Hasilnya cukup menarik.

Untuk bintang semi-aktif Matahari yaitu 1,4 massa matahari, ukurannya 22 km, dengan ketidakpastian antara 20,8 dan 23,8 km. Hasil ini jelas lebih baik dari hasil sebelumnya yang memberi kisaran yang cukup besar antara 20-30 massa matahari.

Bayangkan, sebuah bintang yang ukurannya hanya 22 km dengan massa 2,7 miliar trilyun kg atau 2,7 juta triliun triliun kg atau 2.700.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg

Untuk mengetahui ukuran bintang neutron, para astronom menggunakan model interaksi partikel subatom di bawah kondisi kepadatan tinggi pada bintang neutron dan membandingkannya dengan deteksi ledakan mengerikan kilonova yang terjadi antara dua bintang neutron pada Agustus 2017.

Acara ini dikenal sebagai GW170817.

Kilas balik, GW170817 adalah peristiwa tabrakan bintang neutron yang menghasilkan gelombang gravitasi yang terdeteksi oleh LIGO dan semburan sinar gamma yang diamati oleh lebih dari 70 teleskop di Bumi dan di luar angkasa.

Mengetahui ukuran bintang neutron sangat penting untuk memahami apa yang terjadi ketika bintang yang memiliki medan magnet super kuat berputar. Diharapkan kita bisa mengetahui apa pengaruhnya terhadap bahan di sekitar bintang, bagaimana bintang neutron bertambah atau menangkap materi di sekitarnya, dan apa yang terjadi pada batas massa bintang neutron dan lubang hitam.

Pasangan Tabrakan Dicampur

Simulasi tabrakan dua bintang neutron. Kredit: Simulasi Relativitas Numerik: T. Dietrich (Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi) dan kolaborasi BAM; Visualisasi ilmiah: T. Dietrich, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi)

Simulasi tabrakan dua bintang neutron. Kredit: Simulasi Relativitas Numerik: T. Dietrich (Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi) dan kolaborasi BAM; Visualisasi ilmiah: T. Dietrich, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi)

Tidak hanya ukuran bintang neutron yang didapat. Hasil penelitian ini juga memberikan informasi tentang masa depan bintang neutron jika terjadi tabrakan.

Tabrakan dua bintang neutron menyebabkan gelombang gravitasi yang menghantam Bumi dan dideteksi oleh detektor LIGO dan VIRGO. Gelombang gravitasi yang lebih kuat sebenarnya berasal dari tabrakan dua lubang hitam yang telah terdeteksi sejak 2015.

Bagaimana dengan tabrakan dengan bintang neutron dan lubang hitam. Bisakah kita melihatnya melalui gelombang gravitasi dan mengamati gelombang elektromagnetik?

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa detektor LIGO dan VIRGO memang dapat dengan mudah apakah merger adalah dua bintang neutron atau dua lubang hitam.

Tetapi, untuk tabrakan bintang neutron dan lubang hitam, deteksi gelombang gravitasi akan sulit untuk mengetahui apakah tabrakan adalah dua objek yang berbeda. Hasil deteksi akan cenderung mengklasifikasikan peristiwa ini sebagai dua peristiwa penggabungan lubang hitam. Deteksi gelombang gravitasi serta pengamatan pada panjang gelombang elektromagnetik setelah tabrakan adalah kunci penting untuk mengidentifikasi kedua benda.

Tampaknya pengamatan multicurir tidak dapat dilakukan pada tabrakan bintang neutron dan lubang hitam. Alasannya, tabrakan itu tidak akan menghancurkan bintang neutron. Yang terjadi, lubang hitam justru melahap bintang-bintang neutron. Akibatnya, peristiwa itu memang menghasilkan gelombang gravitasi untuk dideteksi, tetapi tidak ada cahaya yang dipancarkan untuk diamati.

Dalam penggabungan dua bintang neutron, ada semburan sinar gamma yang dihasilkan untuk diamati oleh teleskop di Bumi dan di luar angkasa. Pengamatan multicurir dapat terjadi jika, lubang hitam yang menjadi sepasang ukuran bintang neutron sangat kecil atau berputar sangat cepat. Lubang hitam yang berputar sangat cepat dapat menghancurkan bintang neutron sebelum melahap bintang tersebut. Dengan demikian akan ada radiasi elektromagnetik yang dapat diamati selain gelombang gravitasi.

Jawaban prediksi hanya dapat diperoleh melalui pengamatan di masa depan. Akankah kita menemukan pasangan campuran yang bergabung atau hanya menggabungkan pasangan seperti sepasang bintang neutron atau sepasang lubang hitam?

Kita akan tahu jawabannya dalam waktu yang tidak lama lagi, karena semakin banyak detektor gelombang gravitasi dibangun untuk menemani LIGO dan VIRGO.

Seperti ini:

Suka Memuat …


What's Your Reaction?

hate hate
0
hate
confused confused
0
confused
fail fail
0
fail
fun fun
0
fun
geeky geeky
0
geeky
love love
0
love
lol lol
0
lol
omg omg
0
omg
win win
0
win
admin

0 Comments

Your email address will not be published. Required fields are marked *