Sinar-X misterius bisa jadi ‘pijaran’ kilonova dari penggabungan bintang neutron 2017

Perbesar / Representasi artistik dari penggabungan dua bintang neutron untuk membentuk lubang hitam (tersembunyi di dalam tonjolan terang di tengah gambar). Penggabungan tersebut menghasilkan pancaran materi berenergi tinggi yang berlawanan (biru) yang memanaskan materi di sekitar bintang, menyebabkan mereka memancarkan sinar-X (awan kemerahan).

NASA/CXC/M. weiss

Pada tahun 2017, para astronom menemukan sebuah fenomena yang dikenal sebagaikilonova“: Penggabungan dua bintang neutron disertai dengan ledakan kuat sinar gamma. Tiga setengah tahun kemudian, astrofisikawan telah menemukan sinar-X misterius yang mereka yakini bisa menjadi deteksi pertama ‘pendar setelah kilonova’,” menurut ke sebuah makalah penelitian baru yang diterbitkan.Astrofisikawan bisa menjadi pengamatan pertama dari materi yang jatuh ke dalam lubang hitam yang terbentuk setelah penggabungan.

sebagai beri tahu kami Sebelumnya, Temukan LIGO melalui gelombang gravitasi interferometri laser. Metode ini menggunakan laser bertenaga tinggi untuk mengukur perubahan kecil pada jarak antara dua objek yang berjarak beberapa kilometer. (LIGO memiliki detektor di Hanford, Washington, dan di Livingston, Louisiana. Detektor ketiga di Italia, yang dikenal sebagai VIRGO Lanjutan, ditugaskan pada 2016.) Memiliki tiga detektor berarti para ilmuwan dapat menentukan dengan tepat dari mana kicau langit malam berasal.

Selain tujuh penggabungan lubang hitam biner, temukan putaran kedua LIGO, dari 30 November 2016 hingga 25 Agustus 2017, Fusi biner antara bintang-bintang neutron dengan satu kali ledakan sinar gamma dan sinyal dalam spektrum elektromagnetik lainnya. Acara ini sekarang dikenal sebagai GW170817. Sinyal-sinyal ini termasuk tanda-tanda unsur-unsur berat – terutama emas, platinum dan uranium – yang diciptakan oleh tabrakan. Sebagian besar elemen yang lebih ringan terbentuk dalam ledakan dahsyat bintang masif yang dikenal sebagai supernova, tetapi para astronom telah lama berasumsi bahwa elemen yang lebih berat mungkin berasal dari kilonova yang dihasilkan ketika dua bintang neutron bertabrakan.

READ  Rahasia kehidupan tungau di kulit wajah kita

Penemuan Kilonova pada 2017 memberikan bukti bahwa para astronom ini benar. Rekaman peristiwa surgawi semacam ini belum pernah terjadi sebelumnya, dan secara resmi menandai dimulainya era baru dalam apa yang disebut “Astronomi multi-pesan. “

Sejak itu, para astronom telah mencari tanda optik yang cocok ketika LIGO/VIRGO menangkap sinyal gelombang gravitasi dari penggabungan bintang neutron atau potensi penggabungan antara bintang neutron dan lubang hitam. Asumsinya adalah bahwa penggabungan lubang hitam dan lubang hitam tidak akan menghasilkan tanda optik apa pun, jadi tidak ada gunanya mencarinya — hingga 2020. Saat itulah para astronom menemukan panduan pertama untuk fenomena seperti itu. Para astronom membuat penemuan dengan menggabungkan data gelombang gravitasi dengan data yang dikumpulkan selama survei langit otomatis.

Tapi Kilonova 2017 tetap unik, menurut Abrajita Hajela, penulis utama makalah baru dan mahasiswa pascasarjana di Universitas Northwestern. haji Panggilan Kilonova “Satu-satunya peristiwa dari jenisnya” dan “peti harta karun dari beberapa pengamatan awal di bidang kami”. Bersama dengan astronom lain di Northwestern dan University of California, Berkeley, telah memantau evolusi GW170817 sejak pertama kali ditemukan oleh LIGO/Virgo menggunakan pesawat ruang angkasa berbasis ruang angkasa. Observatorium Sinar-X Chandra.

Ilustrasi Observatorium Sinar-X Chandra di luar angkasa, teleskop sinar-X paling sensitif yang pernah ada.
Perbesar / Ilustrasi Observatorium Sinar-X Chandra di luar angkasa, teleskop sinar-X paling sensitif yang pernah ada.

NASA/CXC/NGST (Domain Publik)

Chandra pertama kali mendeteksi emisi sinar-X dan radio dari GW170817 dua minggu setelah merger, yang berlangsung selama 900 hari. Tetapi sinar-X awal itu, yang ditenagai oleh jet dari fusi mendekati kecepatan cahaya, mulai memudar pada awal 2018. Namun, dari Maret 2020 hingga akhir tahun itu, penurunan tajam dalam kecerahan berhenti, dan emisi sinar-X menjadi konstan. Agak dalam hal kecerahan.

READ  'Angin hangat yang kuat' terlihat bertiup melintasi kosmos setelah bintang neutron mengoyak tetangganya

Untuk membantu memecahkan misteri tersebut, Hajela dan timnya mengumpulkan data observasi tambahan dengan Chandra dan Very Large Array (VLA) pada Desember 2020, 3,5 tahun setelah merger. Hajela-lah yang bangun pada pukul 4 pagi dengan pemberitahuan pancaran sinar-X yang sangat kuat dan terang – empat kali lebih tinggi dari yang diperkirakan pada saat ini jika emisi tersebut hanya ditenagai oleh jet. (VLA tidak mendeteksi emisi radio apa pun.) Emisi baru ini tetap pada tingkat yang konstan selama 700 hari.

Ini berarti bahwa sumber sinar-X yang sama sekali berbeda harus menjadi sumber energi bagi mereka. Satu penjelasan yang mungkin adalah bahwa puing-puing yang meluas dari penggabungan menghasilkan gelombang kejut, mirip dengan ledakan sonik, serta jet. Dalam hal ini, bintang-bintang neutron yang bergabung tidak dapat langsung runtuh menjadi lubang hitam. Sebaliknya, bintang-bintang berotasi dengan cepat selama sedetik. Putaran cepat ini akan melawan keruntuhan gravitasi cukup singkat untuk menghasilkan ekor cepat proyektil berat Kilonova, yang merupakan dorongan untuk gelombang kejut. Saat proyektil berat itu melambat seiring waktu, energi kinetiknya diubah menjadi panas oleh guncangan.

“Kamu akan jatuh ke dalamnya. Selesai.”

“Jika bintang-bintang neutron yang bergabung runtuh langsung ke dalam lubang hitam tanpa fase peralihan, akan sangat sulit untuk menjelaskan kelebihan sinar-X yang kita lihat sekarang, karena tidak akan ada permukaan padat bagi benda-benda untuk memantul kembali terbang dengan kecepatan tinggi. kecepatan untuk menciptakan aurora ini.” Rekan penulis Raffaella Margutti berkata dari Universitas California di Berkeley. “Anda akan jatuh. Selesai. Alasan sebenarnya saya tertarik secara ilmiah adalah karena kita mungkin melihat sesuatu yang lebih dari pesawat. Kita mungkin akhirnya mendapatkan beberapa informasi tentang objek kompak yang baru.”

READ  Gambar baru yang menakjubkan menunjukkan 'tanda cakar' raksasa di Mars

Brian Metzger dari Universitas Columbia mengusulkan skenario alternatif: emisi sinar-X dapat dipicu oleh material yang jatuh ke celah belakang yang terbentuk selama fusi. Ini juga yang pertama ilmiah, kata Hagel, karena penumpukan jangka panjang semacam ini belum pernah diamati sebelumnya.

Ada lebih banyak pengamatan yang direncanakan mulai sekarang, dan data ini akan membantu memecahkan masalah. Jika sinar-X dan emisi radio menjadi cerah selama beberapa bulan atau tahun ke depan, ini akan mengkonfirmasi skenario aurora kilonova. Jika emisi sinar-X menurun tajam atau tetap konstan, tanpa emisi radio yang menyertainya, itu akan mengkonfirmasi skenario lubang hitam yang berkembang.

Terlepas dari itu, “ini akan menjadi pertama kalinya kita melihat aurora kilonova atau pertama kali kita melihat materi jatuh ke dalam lubang hitam setelah bintang neutron bergabung,” Rekan penulis Joe Bright berkata:Postdoc di University of California, Berkeley. “Tidak ada hasil yang akan sangat menarik.”

DOI: Surat Jurnal Astrofisika, 2022. 10.48550 / arXiv.2104.02070 (Tentang DOI).

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.