Bintang ‘vampir’ yang mati sedang memakan temannya dan menembakkan bola meriam kosmik

Para astronom telah menguraikan perilaku misterius bintang mati yang rakus memangsa bintang pendampingnya.

Avez-vous vu celaBianca Andreescu menarik diri dari AS Terbuka karena cedera. Dia memenangkan turnamen pada tahun 2019

Terletak sekitar 4.500 tahun cahaya jauhnya, pulsar yang berperilaku aneh ini, atau bintang neutron yang berputar cepat, diberi nama PSR J1023+0038 atau disingkat J1023. Dan saat memancarkan pancaran radiasi dari kutub-kutubnya yang secara berkala menyapu bumi, ia tampaknya terus-menerus beralih di antara dua mode kecerahan yang berbeda.

Para astronom pada awalnya tidak dapat menjelaskan perilaku tersebut, namun sekarang, tim peneliti mungkin telah memecahkan teka-teki tersebut. Mereka menemukan bahwa mode kecerahan pulsar adalah hasil dari objek yang mengeluarkan materi dalam periode waktu yang sangat singkat.

Cela peut vous intéresserPerdana Menteri Israel mengajukan ide kabel serat optik untuk menghubungkan Asia dan Timur Tengah ke Eropa

“Kami telah menyaksikan peristiwa kosmik yang luar biasa di mana sejumlah besar materi, mirip dengan bola meriam kosmik, diluncurkan ke luar angkasa dalam rentang waktu yang sangat singkat, yaitu puluhan detik dari sebuah benda langit kecil dan padat yang berputar dengan kecepatan sangat tinggi,” Maria Cristina Baglio, kata pemimpin tim peneliti dan ilmuwan di Universitas New York, Abu Dhabi, dalam sebuah pernyataan.

Terkait: Pulsar jenis baru mungkin menjelaskan bagaimana sistem ‘janda hitam’ yang misterius berevolusi

Bintang ekstrem dan pulsar yang membingungkan

Seperti semua bintang neutron, pulsar lahir ketika bintang masif mencapai akhir masa hidupnya, sehingga menghabiskan persediaan bahan bakar yang digunakan untuk proses fusi nuklir intrinsik. Ketika pembakaran nuklir di inti bintang-bintang ini berhenti, maka aliran energi keluar juga akan memberikan tekanan yang cukup untuk menopang benda-benda tersebut melawan dorongan gravitasi mereka sendiri.

Akibatnya, keseimbangan yang telah menentukan keberadaan bintang selama miliaran tahun berakhir dan gravitasi menjadi pemenangnya.

Inti bintang kemudian mengalami keruntuhan gravitasi sementara lapisan luarnya terkoyak dalam ledakan supernova. Ketika inti bintang yang runtuh ini memiliki massa antara massa matahari dan sekitar dua kali massa bintang kita, dan ketika lebarnya mengecil hingga seukuran kota di Bumi, maka lahirlah bintang neutron.

Materi yang menyusun bintang mati ini terkompresi sepenuhnya oleh keruntuhan ini sehingga dianggap sebagai materi terpadat di alam semesta. Sebongkah materi bintang neutron seukuran kubus gula, misalnya, akan memiliki berat sebanyak 1 miliar ton. Itu sekitar 1.000 kali berat Jembatan Golden Gate.

Keruntuhan bintang yang cepat ini juga mempunyai konsekuensi lain.

Sama seperti seorang pemain seluncur es yang menarik lengannya untuk mempercepat gerakannya saat berputar selama suatu rutinitas, pengurangan cepat dalam radius inti bintang berarti bintang-bintang neutron memiliki kecepatan rotasi yang jauh meningkat — dengan beberapa bintang neutron muda berputar secepat 700 kali per putaran. Kedua.

Artinya, ketika mereka memancarkan radiasi dari kutubnya sebagai pulsar, mayat bintang ini menunjukkan mekanisme pengaturan waktu yang sangat tepat.

Selain itu, runtuhnya inti bintang dapat menyatukan garis-garis medan magnet bintang, menyebabkan kekuatannya meningkat pesat dan menciptakan medan magnet paling kuat di alam semesta.

Bahkan di antara klasifikasi sisa bintang ekstremnya, J1023 menonjol.

Selama sepuluh tahun terakhir, para astronom telah menyaksikan pulsar menarik material dari bintang pendampingnya. Materi yang dicuri ini membentuk struktur yang disebut piringan akresi di sekeliling pulsar itu sendiri, tempat gumpalan tersebut secara bertahap tersedot ke permukaannya.

Sejak perilaku makan J1023 dimulai, berkas radiasi yang dipancarkan dari kutubnya telah menghilang, dan pulsar telah beralih dari mode “daya tinggi” ke mode “daya rendah”. Pada mode pertama, pulsar bersinar terang dalam sinar-X, ultraviolet, dan cahaya tampak, sedangkan pada mode kedua, pulsar tampak lebih redup dan memancarkan gelombang radio berenergi rendah.

Pulsar tetap berada dalam mode tertentu selama beberapa detik atau selama beberapa menit — sebelum beralih lagi.

Bola meriam kosmik!

Baglio dan rekannya mengamati J1023 dengan 12 teleskop berbasis ruang angkasa dan darat, termasuk Very Large Telescope (VLT) dan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Keduanya terletak di Chili utara, dan dimanfaatkan oleh para ilmuwan selama dua malam pada bulan Juni 2021.

Kampanye pengamatan ini memungkinkan tim untuk menonton mode peralihan pulsar lebih dari 280 kali. Para peneliti akhirnya menemukan bahwa peralihan mode ini muncul dari interaksi antara aliran partikel berenergi tinggi yang bertiup dari pulsar (disebut angin pulsar) dan materi yang jatuh ke arahnya.

Saat berada dalam mode daya rendah, pulsar tampak mengeluarkan sejumlah materi yang mengalir ke arahnya dalam bentuk pancaran sempit yang berorientasi 90 derajat dari piringan akresi.

Saat ini terjadi, materi yang tidak dikeluarkan dalam pancaran ini terakumulasi di dekat pulsar. Hal ini terhempas oleh angin pulsar dan mulai memanas. Hal ini menempatkan pulsar dalam mode daya tinggi, dengan material bersinar terang dalam sinar-X, ultraviolet, dan cahaya tampak.

Perlahan-lahan, jet dari pulsar mengikis materi panas dan bercahaya di dekatnya, menembakkannya seperti bola meriam kosmik. Hal ini menghilangkan material panas dan menyebabkan sistem meredup lagi, sehingga beralih kembali ke fase daya rendah.

Meskipun misteri ini mungkin telah terpecahkan, para astronom belum selesai mengamati J1023.

Secara khusus, Teleskop Sangat Besar (ELT), yang saat ini sedang dibangun di wilayah gurun Atacama di Chili utara dapat membantu para astronom mempelajari mekanisme peralihan J1023 dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.

“ELT akan memungkinkan kita mendapatkan wawasan penting tentang bagaimana kelimpahan, distribusi, dinamika, dan energi materi yang masuk di sekitar pulsar dipengaruhi oleh perilaku peralihan mode,” Sergio Campana, rekan penulis penelitian dan Direktur Penelitian di Italian National Institut Observatorium Astrofisika Brera, mengatakan dalam pernyataannya.

Hasil tim dipublikasikan di jurnal Astronomy & Astrophysics.