Bintang-bintang neutron masif ini ada kurang dari sekejap mata: ScienceAlert

Tidak banyak yang bisa dilakukan dalam beberapa ratus ribu detik. Namun, untuk bintang neutron yang terlihat dalam kilatan dua semburan sinar gamma, itu lebih dari cukup waktu untuk mengajari kita satu atau dua hal tentang kehidupan, kematian, dan kelahiran. lubang hitam.

Dengan menyaring arsip kilatan energi tinggi di langit malam, para astronom baru-baru ini menemukan pola osilasi cahaya yang ditinggalkan oleh dua kelompok bintang yang bertabrakan, menandai jeda dalam perjalanan mereka dari objek super padat ke lubang kegelapan tak terbatas. .

Jeda ini – antara 10 dan 300 milidetik – secara teknis setara dengan dua bintang neutron yang sangat besar dan baru terbentuk, yang diyakini para peneliti berputar cukup cepat untuk menghentikan nasib mereka yang tak terelakkan sebagai lubang hitam.

“Kita tahu bahwa GRB pendek terbentuk ketika bintang neutron yang mengorbit bertabrakan, dan kita tahu bahwa mereka akhirnya runtuh Lubang hitamNamun, urutan peristiwa yang tepat tidak dipahami dengan baik. Kata Cole Miller, astronom di University of Maryland, College Park (UMCP) di Amerika Serikat.

“Kami menemukan pola sinar gamma ini dalam dua semburan yang diamati Compton pada awal 1990-an.”

Selama hampir 30 tahun, sudah Observatorium Sinar Gamma Compton Itu mengelilingi Bumi dan mengumpulkan luminositas sinar-X dan sinar gamma yang tumpah dari peristiwa bencana yang jauh. Arsip ini berisi foton berenergi tinggi Kumpulan data tentang hal-hal seperti Bintang-bintang neutron bertabrakan, yang melepaskan gelombang radiasi kuat yang dikenal sebagai semburan sinar gamma.

Bintang neutron adalah monster sejati alam semesta. Itu mengemas dua kali massa Matahari kita ke dalam area ruang yang kira-kira seukuran kota kecil. Tidak hanya itu yang dia lakukan Hal-hal aneh pentingDengan memaksa elektron membentuk proton untuk mengubahnya menjadi debu neutron yang padat, ia dapat menghasilkan medan magnet yang tidak seperti apa pun di alam semesta.

Berputar dalam putaran tinggi, bidang ini dapat mempercepat partikel hingga kecepatan yang sangat tinggi, membentuk kutub Jet yang sepertinya “berdenyut” Seperti suar supercharged.

Bintang neutron terbentuk ketika lebih banyak bintang biasa (sekitar 8 hingga 30 kali massa Matahari kita) membakar bahan bakar terakhirnya, meninggalkan inti sekitar 1,1 hingga 2,3 massa matahari, terlalu dingin untuk menahan tekanan gravitasinya.

Tambahkan sedikit lebih banyak massa – seperti dua bintang neutron yang berdesakan – dan bahkan getaran samar medan kuantumnya tidak dapat menahan dorongan gravitasi untuk menghancurkan fisika hidup dari bintang mati. Dari massa partikel yang padat kita mendapatkan, yah, kengerian yang tak terlukiskan adalah bahwa ini adalah jantung dari lubang hitam.

Dasar teori operasi sangat jelas, Tetapkan batasan umum Tentang seberapa berat a bintang neutron Bisa jadi sebelum runtuh. Untuk bola materi dingin yang tidak berotasi, batas atas ini hanya di bawah tiga massa matahari, tetapi juga menunjukkan komplikasi yang mungkin membuat perjalanan dari bintang neutron ke lubang hitam menjadi tidak terlalu mudah.

Sebagai contoh, awal tahun lalu Fisikawan mengumumkan pendeteksian ledakan sinar gamma yang disebut GRB 180618A, yang ditemukan pada 2018. Dalam sisa-sisa ledakan, mereka mendeteksi tanda bintang neutron bermuatan magnetis yang disebut a magnetiksatu dengan massa yang dekat dengan dua bintang yang bertabrakan.

Hampir sehari kemudian, bintang neutron kelas berat ini tidak ada lagi, tidak diragukan lagi mengalah pada massanya yang luar biasa dan berubah menjadi sesuatu yang bahkan cahaya pun tidak dapat melarikan diri.

Bagaimana ia berhasil melawan gravitasi selama itu masih menjadi misteri, meskipun medan magnetnya mungkin berperan.

Dua penemuan baru ini juga bisa memberikan beberapa petunjuk.

Istilah yang lebih akurat untuk pola yang diamati dalam semburan sinar gamma yang direkam oleh Compton pada awal 1990-an adalah Osilasi kuasi-periodik. Perpaduan frekuensi yang naik dan turun dalam sinyal dapat didekodekan untuk menggambarkan momen terakhir objek masif saat mereka mengorbit satu sama lain dan kemudian bertabrakan.

Dari apa yang diketahui para peneliti, masing-masing tabrakan menghasilkan objek sekitar 20 persen lebih besar dari Pemegang rekor kelas berat saat ini bintang neutron – a pulsar Dihitung menjadi 2,14 kali massa matahari kita. Itu juga dua kali diameter bintang neutron biasa.

Menariknya, benda-benda itu berputar dengan kecepatan luar biasa sekitar 78.000 kali per menit, jauh lebih cepat daripada kecepatan Sebuah pulsar bertuliskan J1748-2446adyang hanya menjalankan 707 siklus per detik.

Beberapa siklus yang telah dikelola setiap bintang neutron dalam masa hidup sepersekian detiknya yang singkat dapat ditenagai oleh momentum sudut yang cukup untuk menahan ledakan gravitasinya sendiri.

Bagaimana ini dapat diterapkan pada penggabungan bintang neutron lain, yang semakin mengaburkan batas keruntuhan bintang dan pembentukan lubang hitam, adalah pertanyaan untuk penelitian di masa depan.

Penelitian ini telah dipublikasikan di alam.