Bintang Neutron Terberat Saat Ini bak Black Widow Memangsa Pasangannya

Wawan Setiawan - Sabtu, 30 Juli 2022 | 11:00 WIB

NASA’s Goddard Space Flight Center

Bintang neutron yang berputar secara berkala mengayunkan sinar radio (hijau) dan sinar gamma (magenta) melewati Bumi dalam ilustrasi tentang pulsar black widow ini. Bintang/pulsar neutron memanaskan sisi pasangan bintangnya (kanan) yang menghadap ke suhu dua kali lebih panas dari permukaan matahari dan perlahan-lahan menguapkannya.

Nationalgeographic.co.id - Pulsar milidetik berputar jauh lebih cepat dari yang diperkirakan untuk bintang yang runtuh. Kesempatan terbaik untuk mempelajari bintang-bintang neutron ini adalah menemukan sistem black widow di mana pulsar telah menguap dan memakan banyak bintang pendampingnya.

Teleskop Keck I hanya mampu menangkap spektrum salah satu pendamping tersebut. Memungkinkan para astronom untuk menimbang pulsarnya. Ini adalah yang terberat yang ditemukan hingga saat ini, dan mungkin mendekati batas atas untuk bintang neutron.

Sebuah bintang padat yang runtuh yang berputar 707 kali per detik menjadikannya salah satu bintang neutron yang berputar tercepat di galaksi Bimasakti. Ia telah merobek dan menghabiskan hampir seluruh massa bintang pendampingnya. Dalam prosesnya, ia tumbuh menjadi bintang neutron terberat yang diamati hingga saat ini.

Menimbang bintang neutron yang memecahkan rekor ini, menduduki puncak grafik dengan massa 2,35 kali massa matahari. Tentu saja ini membantu para astronom memahami keadaan kuantum materi yang aneh di dalam benda-benda padat seperti ini. Jika mereka menjadi jauh lebih berat dari itu, lalu runtuh seluruhnya dan menghilang sebagai lubang hitam.

"Kami tahu kira-kira bagaimana materi berperilaku pada kepadatan nuklir, seperti di inti atom uranium," kata Alex Filippenko, Profesor Astronomi di University of California, Berkeley. "Sebuah bintang neutron seperti satu inti raksasa. Akan tetapi ketika Anda memiliki satu setengah massa matahari dari bahan ini, yaitu sekitar 500.000 massa Bumi dari inti yang semuanya saling menempel, sama sekali tidak jelas bagaimana mereka akan berperilaku."

Roger W. Romani, profesor astrofisika di Universitas Stanford, mencatat bahwa bintang neutron sangatlah padat. Untuk 1 inci kubik beratnya bisa lebih dari 10 miliar ton. Sehingga intinya adalah materi terpadat di alam semesta selain lubang hitam. Karena mereka tersembunyi di balik cakrawala peristiwa mereka, maka tidak mungkin untuk dipelajari. Bintang neutron, sebuah pulsar yang ditunjuk adalah PSR J0952-0607, dengan demikian ia merupakan objek terpadat yang terlihat di Bumi.

W. M. Keck Observatory, Roger W. Romani, Alex Filippenko

Para astronom mengukur kecepatan sebuah bintang redup (lingkaran hijau) yang telah dilucuti dari hampir seluruh massanya oleh pendamping tak terlihat, bintang neutron dan pulsar milidetik yang mereka tentukan sebagai yang paling masif yang pernah ditemukan dan mungkin batas atas untuk bintang neutron.

Pengukuran massa bintang neutron dimungkinkan berkat sensitivitas ekstrem teleskop Keck I 10 meter di Maunakea di Hawai'i. Teleskop ini mampu merekam spektrum cahaya tampak dari bintang pendamping yang bersinar panas. Bintang-bintang tersebut berjarak sekitar 3.000 tahun cahaya dari Bumi ke arah konstelasi Sextans.

Ditemukan pada tahun 2017, PSR J0952-0607 disebut sebagai pulsar "black widow". Analogi untuk kecenderungan laba-laba black widow betina memakan jantan yang jauh lebih kecil setelah kawin. Filippenko dan Romani telah mempelajari sistem black widow ini selama lebih dari satu dekade. Ia berharap dapat menetapkan batas atas seberapa besar pulsar neutron ini dapat tumbuh.

"Melalui penggabungan pengukuran ini dengan beberapa pulsar identik lainnya, kami menunjukkan bahwa bintang neutron harus mencapai setidaknya massa 2,35 plus atau minus 0,17 massa matahari," kata Romani, yang merupakan profesor fisika di Stanford's School of Humanities and Sciences. Juga merupakan anggota Institut Kavli untuk Astrofisika dan Kosmologi Partikel. "Pada gilirannya, ini memberikan beberapa kendala terkuat pada properti materi dengan beberapa kali kerapatan yang terlihat di inti atom. Memang, banyak model fisika materi padat yang populer dikecualikan oleh hasil ini."

Jika 2,35 massa matahari dekat dengan batas atas bintang neutron, kata para peneliti, maka interiornya kemungkinan akan menjadi sup neutron.

"Massa maksimum yang tinggi untuk bintang neutron menunjukkan bahwa itu adalah campuran inti dan quark atas dan bawah yang terlarut sampai ke inti," kata Romani. "Ini mengecualikan banyak keadaan materi yang diusulkan, terutama yang memiliki komposisi interior eksotis."

Romani, Filippenko dan mahasiswa pascasarjana Stanford Dinesh Kandel adalah rekan penulis makalah. Hasil penelitian mereka telah disetujui akan diterbitkan di The Astrophysical Journal Letters. Anda bisa mengaksesnya terlebih dahulu di database arXiv, yang berjudul "PSR J0952-0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star."

Pulsar PSR J0952-0607 dan bintang pendampingnya yang redup mendukung kisah asal mula pulsar milidetik ini.

"Benda-benda mirip planet ini adalah ampas bintang normal yang telah menyumbangkan massa dan momentum sudut, memutar pasangan pulsarnya ke periode milidetik dan meningkatkan massanya dalam proses tersebut," kata Romani.

Menemukan pulsar black widow di mana pendampingnya kecil, tetapi tidak terlalu kecil untuk dideteksi, adalah salah satu dari sedikit cara untuk menimbang bintang neutron.