Ruang-Waktu yang Terseret Rotasi Katai Putih


101
101 points
Ruang-Waktu yang Terseret Rotasi Katai Putih

Efek prediksi Einstein pada teori relativitas umum berhasil diamati dan digunakan untuk mengukur rotasi kurcaci putih dalam sistem bintang ganda!

Ilustrasi teleskop radio Parkes mengamati sinyal radio dari pulsar yang dipasangkan dengan kurcaci putih. Kredit: Mark Myers, OzGrav ARC Center of Excellence

Ilustrasi teleskop radio Parkes mengamati sinyal radio dari pulsar yang dipasangkan dengan kurcaci putih. Kredit: Mark Myers, OzGrav ARC Center of Excellence

Efek yang dimaksud adalah "menyeret bingkai" atau "seret ruang-waktu". Ini adalah efek yang terjadi ketika benda besar berputar sangat cepat dan menarik atau menyeret ruangwaktu di sekitarnya. Hasilnya adalah ruangwaktu yang ditarik ini melilit poros. Ini seperti kita memutar bola dengan cepat pada kain dan menyebabkan kain terseret oleh putaran bola.

Efek drag ruang-waktu inilah yang telah diamati pada dua bintang yang telah mati selama 20 tahun!

Dua bintang yang diamati adalah sistem bintang ganda yang saling mengelilingi. Sistem ini ditemukan pada tahun 1999 dan terdiri dari pulsar dan kurcaci putih.

Pasangan Dead Star yang unik

Constellation Musca a.k.a Terbang ke selatan rasi bintang Crux lokasi pasangan pulsar dan kurcaci putih. Kredit: Roberto Mura / Wikipedia

Constellation Musca a.k.a Terbang ke selatan rasi bintang Crux lokasi pasangan pulsar dan kurcaci putih. Kredit: Roberto Mura / Wikipedia

Pulsar, bernama PSR J1141-6545, berada di rasi bintang Musca (Lalat) di bagian selatan rasi bintang Crux. Pulsar adalah inti dari bintang yang tersisa setelah bintang masif meledak sebagai supernova. Ledakan ini melontarkan lapisan luar bintang dengan sangat cepat, sedangkan inti bintang menjadi bintang neutron yang sangat masif dengan ukuran sangat kecil sekitar 20 km.

Bintang neutron ini memancarkan gelombang radio dari kutubnya dan ketika berputar, sinar radiasi ini terlihat seperti mercusuar yang muncul dan menghilang. Bagi pengamat di Bumi kita seperti melihat pulsa pada bintang. Bintang seperti ini kita kenal sebagai pulsar.

Pasangan bintang pulsar PSR J1141-6545 adalah bintang katai putih. itu juga inti yang tetap ada setelah bintang seperti Matahari mati dengan membuang lapisan luarnya. Yang tersisa adalah bola seukuran Bumi dengan massa setara dengan bintang.

Sebagai perbandingan, pulsar dan white dwarf, bintang neutron jauh lebih kecil dan lebih padat daripada white dwarf. Jika kepadatan katai putih "hanya" satu juta kali lebih padat dari air, bintang neutron ratusan triliun kali lebih padat.

Apa yang menarik dari pasangan bintang ini, PSR J1141-6545 dan pasangan kurcaci putih mereka, menyelesaikan satu sama lain dalam waktu kurang dari 5 hari! Bayangkan sebuah dunia di mana Anda dapat merayakan tahun baru setiap 5 hari (skala harian di Bumi).

Hal lain yang menarik, dalam sistem ini bintang katai putih terbentuk sebelum pulsar. Jadi, bintang seperti Matahari sebenarnya mati lebih dulu dan kemudian bintang yang lebih masif yang meledak dan menjadi bintang neutron. Fenomena ini menarik, karena bintang seperti Matahari memiliki massa lebih kecil dan umurnya lebih panjang dari bintang massa besar yang berakhir sebagai supernova. Jadi seharusnya, bintang neutron atau PSR J1141-6545 lebih tua dan pertama-tama melempar amplop luarnya dalam ledakan supernova.

Ternyata tidak demikian.

Sepasang embrio pulsar dan white dwarf adalah bintang normal yang saling mengelilingi. Satu bintang memang lebih masif dari bintang mitranya. Tetapi massa mereka masih di bawah batas massa untuk dapat meledak sebagai supernova dan menjadi bintang neutron.

Dalam sistem ini, hal pertama yang mengakhiri hidupnya adalah bintang yang massanya lebih besar. Ketika bintang berevolusi menjadi panggung raksasa merah, mengeluarkan kulit terluarnya, dan berakhir sebagai kerdil putih, materi sebenarnya ditransfer ke bintang yang lebih kecil. Akibatnya, ada peningkatan massa menjadi bintang masif yang akhirnya meledak sebagai supernova dan meninggalkan inti neutron.

Tetapi ada hal-hal lain yang menarik perhatian para astronom & # 39; perhatian. Rotasi kerdil putih sangat cepat. Dalam pemodelan untuk sistem ini, diperkirakan bahwa transfer massa akan terjadi sebelum bintang kedua meledak sebagai Supernova tipe II. Jadi, ketika bintang kedua memperoleh massa tambahan dari bintang primer, ia kemudian berevolusi dengan cepat menjadi bintang merah dan kemudian meledak sebagai Supernova tipe II.

Ketika meledak, material yang dikeluarkan ini kemudian dipindahkan ke bintang utama yang telah ditransformasikan sebagai white dwarf. Akibatnya, rotasi kurcaci putih semakin cepat!

Misteri Rotasi Bintang Katai Putih

Ilustrasi pulsar memancar di kutub magnet sambil menari dengan kerdil putih pasangan mereka. Kredit: ESO / L. Calçada

Ilustrasi pulsar memancar di kutub magnet sambil menari dengan kerdil putih pasangan mereka. Kredit: ESO / L. Calçada

Dari pengamatan yang dilakukan selama dua dekade, para astronom menemukan bahwa pulsar berputar 2,5 kali per detik atau sekitar 24 detik untuk satu putaran. Cepat, tetapi masih lambat untuk ukuran pulsar (umumnya pulsar berputar beberapa kali hingga ratusan kali per detik). Sementara itu, katai putih rekannya berubah hanya dalam 100 detik!

Informasi ini sangat penting untuk memahami dan menguji model evolusi sistem bintang ganda ini. Tapi, untuk mengetahui kecepatan rotasi kurcaci putih dalam sistem ini tidaklah mudah.

Cara umum untuk menentukan rotasi bintang adalah dengan mempelajari informasi tentang spektrum cahaya yang berasal dari bintang. Tapi, bintang katai putih ini terlalu redup untuk diamati. Jadi, metode lain harus digunakan untuk menentukan kecepatan rotasi. Untuk alasan ini, rotasi pulsar masif ini diamati. Kecepatan rotasi pulsar dapat diketahui dari pulsa atau pulsa yang berasal dari gelombang radio yang dipancarkan oleh kutub magnet bintang secara berkala. PSR J1141-6545 berdenyut selalu tiba di Bumi pada periode yang sama dengan akurasi hingga nanodetik. Untuk mengetahui secara tepat kapan sinyal radio diterima oleh Parkes dan teleskop radio UTMOST, para astronom menggunakan jam atom dengan tingkat akurasi yang tinggi.

Pengamatan selama 20 tahun terakhir menunjukkan bahwa orientasi orbit pulsar berubah dan ada pergeseran!

Pergeseran ini seperti putaran atas dan bergeser. Efek ini dikenal sebagai presesi dan dapat disebabkan oleh interaksi dua objek yang tidak bulat sempurna. Dalam hal ini, dua bintang mati dianggap tidak bulat sempurna karena ada tonjolan yang terbentuk di ekuator karena rotasi yang sangat cepat. Interaksi keduanya diduga menghasilkan gangguan dengan kedua bintang tersebut. Namun, hasil perhitungan menunjukkan perbedaan dalam pergeseran dan orientasi.

Tersangka pergeseran ini adalah efek relativitas yang dikenal sebagai efek Lense-Thirring di mana rotasi benda besar dapat menyebabkan ruang-waktu terdistorsi. Perhitungan efek ini pada Tata Surya dilakukan pada tahun 1918 oleh Josef Lense dan Hans Thirring. Perhitungan dilakukan untuk menentukan efek dari hambatan ruang-waktu yang dihasilkan oleh Matahari pada gerakan planet. Kesimpulannya, efeknya terlalu kecil untuk dihitung.

Efek ini telah diuji untuk mengetahui efek rotasi Bumi pada satelit. Hasilnya adalah presesi yang sangat kecil 0,0000086º setiap tahun. Tetapi, dalam kasus bintang kerdil putih yang berputar cepat, jika satelit yang sama mengorbit bintang ini, efek dari hambatan ruang-waktu yang disarankan oleh satelit dapat mencapai jutaan kali lebih kuat.

Dari pengamatan selama 20 tahun, diketahui bahwa terjadi pergeseran 150 km!

Efek seret ruang-waktu ini mengubah orientasi dan periode pulsar. Periode rotasi katai putih juga bisa diketahui pada 100 detik. Informasi kecepatan rotasi ini penting karena juga mengkonfirmasi prediksi perpindahan massa dari pendahulu ke pulsar sebelum bintang meledak, 1,5 juta tahun yang lalu. Peningkatan massa ini mempercepat rotasi katai putih.

Rotasi cepat white dwarf juga menegaskan bahwa white dwarf terbentuk pertama dan kemudian pulsar. Karena jika pulsar terbentuk terlebih dahulu, bintang neutron akan menerima bahan dari bintang yang berevolusi menjadi kerdil putih. Jika itu terjadi, rotasi pulsar akan lebih cepat. Tapi, yang ditemukan justru rotasi bintang neutron yang sebenarnya lambat, sedangkan white dwarf mengalami rotasi yang dipercepat.

Sekali lagi relativitas umum membuktikan dirinya dan menjadi jawaban untuk menjelaskan hasil pengamatan. Untuk memahami dan menemukan sistem yang lebih unik seperti ini, keberadaan teleskop radio Meerkat dan Square Kilometer Array (SKA) dapat menjadi jawaban untuk memberikan informasi.

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 *