Para astronom telah menemukan benda langit yang tidak dapat diklasifikasi, mungkin mengungkap entitas kosmik jenis baru di luar ilmu fisika yang diketahui.

Terkadang para astronom menemukan objek di langit yang tidak dapat kita jelaskan dengan mudah. Dalam penelitian baru kami, diterbitkan di dalam Sainskami melaporkan penemuan tersebut, yang kemungkinan akan memicu perdebatan dan spekulasi.

Bintang neutron adalah salah satu objek terpadat di alam semesta. Padat seperti inti atom, namun sebesar kota, ia melampaui batas pemahaman kita tentang materi tertinggi. Semakin berat sebuah bintang neutron, semakin besar kemungkinan ia akan runtuh menjadi sesuatu yang lebih padat: lubang hitam.

Rendering sistem oleh seniman dengan asumsi bahwa bintang pendamping masif adalah lubang hitam. Bintang latar paling terang adalah rekan mengorbitnya, pulsar radio PSR J0514-4002E. Kedua bintang tersebut dipisahkan oleh jarak 8 juta kilometer dan saling mengorbit setiap 7 hari. Kredit: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Ujung pemahaman: bintang neutron dan lubang hitam

Objek-objek astrofisika ini begitu padat, dan gravitasinya begitu kuat, sehingga inti-intinya – apa pun bentuknya – secara permanen tertutup dari alam semesta oleh cakrawala peristiwa: permukaan yang gelap gulita sehingga tidak ada cahaya yang dapat lolos.

Jika kita ingin memahami fisika pada titik kritis antara bintang neutron dan lubang hitam, kita harus menemukan objek pada batas tersebut. Secara khusus, kita harus menemukan objek yang dapat kita ukur secara tepat dalam jangka waktu yang lama. Dan itulah tepatnya yang kami temukan – sebuah objek yang tidak jelas A Bintang neutron Juga tidak Lubang hitam.

Gambar Teleskop Luar Angkasa Hubble dari gugus bola NGC 1851. Sumber gambar: NASA, ESA, dan G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Prosesor: Gladys Cooper (NASA/Universitas Katolik Amerika)

Tarian kosmik di NGC 1851

Ini terjadi ketika melihat jauh ke dalam gugus bintang NGC 1851 Fakta bahwa kita telah menemukan apa yang tampak seperti sepasang bintang memberikan wawasan baru mengenai batas ekstrim materi di alam semesta. Sistem ini terdiri dari satu milidetik pulsarIni adalah jenis bintang neutron yang berputar cepat yang menyapu sinar cahaya radio ke seluruh alam semesta saat ia berputar, dan merupakan objek masif dan tersembunyi yang sifatnya tidak diketahui.

Objek masif ini berwarna gelap, yang berarti tidak terlihat pada semua frekuensi cahaya – mulai dari radio hingga pita cahaya, sinar-X, dan sinar gamma. Dalam keadaan lain, hal ini tidak memungkinkan untuk dipelajari, namun di sinilah pulsar milidetik membantu kita.

Pulsar milidetik seperti jam atom kosmik. Rotasinya sangat stabil dan dapat diukur secara akurat dengan mendeteksi gelombang radio reguler yang dihasilkannya. Meskipun secara intrinsik konstan, putaran yang diamati berubah ketika pulsar bergerak atau ketika sinyalnya dipengaruhi oleh medan gravitasi yang kuat. Dengan mengamati perubahan tersebut, kita dapat mengukur sifat-sifat benda pada orbit pulsar.

Tim menggunakan teleskop radio sensitif MeerKAT, yang terletak di wilayah semi-gurun Karoo di Afrika Selatan. Kredit: Sarao

Ungkap misteri dengan MeerKAT

Kami telah menggunakan tim astronom internasional kami Teleskop radio Meerkat Di Afrika Selatan melakukan pengamatan terhadap sistem yang disebut sebagai NGC 1851E.

Hal ini memungkinkan kami untuk secara tepat merinci orbit kedua objek tersebut, menunjukkan bahwa titik pendekatan terdekatnya berubah seiring waktu. Perubahan ini dijelaskan oleh teori relativitas Einstein Kecepatan perubahan menunjukkan kepada kita gabungan massa benda-benda dalam sistem.

Pengamatan kami mengungkapkan bahwa sistem NGC 1851E berbobot sekitar empat kali massa Matahari kita, dan bahwa satelit gelapnya, seperti pulsar, merupakan objek kompak – jauh lebih padat daripada bintang biasa. Bintang neutron paling masif memiliki berat sekitar dua kali massa Matahari, jadi jika ini adalah sistem bintang neutron ganda (sistem yang terkenal dan dipelajari dengan baik), ia harus berisi dua bintang neutron terberat yang pernah ditemukan.

Untuk mengungkap sifat pendampingnya, kita perlu memahami bagaimana massa didistribusikan dalam sistem antarbintang. Sekali lagi dengan menggunakan relativitas umum Einstein, kita dapat memodelkan sistem secara detail, dan menemukan bahwa massa pendampingnya antara 2,09 dan 2,71 kali massa Matahari.

Massa pendampingnya termasuk dalam “celah massa lubang hitam” yang terletak di antara bintang neutron terberat, yang diperkirakan memiliki massa sekitar 2,2 massa matahari, dan lubang hitam paling ringan yang terbentuk dari keruntuhan bintang, yang memiliki massa. sekitar 5 massa matahari. Sifat dan komposisi benda-benda di celah ini merupakan pertanyaan yang belum terselesaikan dalam astrofisika.

Kandidat potensial

Jadi, apa sebenarnya yang kami temukan?

Kemungkinan sejarah pembentukan pulsar radio NGC 1851E dan bintang pendampingnya yang aneh. Kredit: Thomas Torres (Universitas Aalborg/MPIfR)

Kemungkinan yang menarik adalah kita telah menemukan pulsar yang mengorbit di sekitar sisa-sisa penggabungan (tabrakan) dua bintang neutron. Konfigurasi yang tidak biasa ini dimungkinkan oleh padatnya kumpulan bintang di NGC 1851.

Di lantai dansa yang ramai ini, para bintang akan berputar-putar, bertukar pasangan dalam tarian waltz tanpa akhir. Jika dua bintang neutron dilempar terlalu dekat satu sama lain, tarian mereka akan berakhir dengan bencana.

Lubang hitam yang tercipta dari tabrakan mereka, yang jauh lebih ringan dibandingkan lubang hitam yang diciptakan oleh bintang-bintang yang runtuh, bebas berkeliaran di dalam gugus hingga menemukan sepasang penari waltz lainnya, dan dengan kurang ajar masuk ke dalam – mengusir pasangan yang lebih ringan. Dalam perawatan. Mekanisme benturan dan pertukaran inilah yang dapat mengarah pada sistem yang kita amati saat ini.

Teruslah berjuang

Kami belum selesai dengan sistem ini. Pekerjaan sedang dilakukan untuk secara meyakinkan menentukan sifat sebenarnya dari pendamping tersebut dan mengungkap apakah kita telah menemukan lubang hitam paling ringan atau bintang neutron paling masif – atau mungkin tidak sama sekali.

Di perbatasan antara bintang neutron dan lubang hitam, selalu ada kemungkinan munculnya objek astrofisika baru yang belum diketahui.

Banyak spekulasi yang pasti akan mengikuti penemuan ini, namun yang jelas adalah bahwa sistem ini memberikan harapan besar dalam memahami apa yang sebenarnya terjadi pada materi di lingkungan paling ekstrem di alam semesta.

ditulis oleh:

• Ewan D. Barr – Ilmuwan Proyek untuk Bintang Transit dan Pulsar bekerja sama dengan MeerKAT (TRAPUM), Institut Astronomi Radio Max Planck
• Arunima Dutta – Kandidat PhD di Departemen Penelitian Fisika Fundamental dalam Astronomi Radio, Institut Max Planck untuk Astronomi Radio
• Benjamin Stubbers – Profesor Astrofisika, Universitas Manchester

Diadaptasi dari artikel yang awalnya diterbitkan di Percakapan.