Berita Hubble menyaksikan bintang-bintang neutron bertabrakan dan meledak sehingga menciptakan lubang hitam dan 'atom kelahiran'

Saat Anda membeli melalui tautan di artikel kami, Future dan mitra sindikasinya dapat memperoleh komisi.

Para astronom telah menyaksikan tabrakan besar antara dua bintang neutron yang mengakibatkan lahirnya lubang hitam terkecil yang pernah ada dan menempa logam berharga seperti emas, perak, dan uranium.

Cuplikan tim tentang tabrakan yang dahsyat dan dahsyat ini, yang terjadi 130 juta orang tahun cahaya jauh dari kita di galaksi NGC 4993dibuat dengan berbagai instrumen, termasuk Teleskop Luar Angkasa Hubble. Mudah-mudahan ini akan memberikan gambaran tentang “masa lalu, sekarang, dan masa depan” dari penggabungan bintang-bintang mati yang padat ini. Hal ini dapat mengungkap asal muasal unsur yang lebih berat dari besi, yang tidak dapat ditempa bahkan di bintang paling masif sekalipun.

Tabrakan dan penggabungan bintang-bintang neutron menghasilkan ledakan cahaya dahsyat yang disebut “kilonova.” Saat puing-puing peristiwa ini meluas hampir mencapai kecepatan cahayakilonova menerangi sekelilingnya dengan cahaya seterang ratusan juta matahari.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Cosmic DAWN Center di Neils Bohr Institute sampai pada gambaran baru tentang penggabungan bintang neutron ketika mereka mulai menyelidiki misteri kilonova.

“Kita sekarang dapat melihat momen di mana inti atom dan elektron bersatu dalam pijaran cahaya,” anggota tim Rasmus Damgaard, peneliti di Cosmic DAWN Center, mengatakan dalam sebuah pernyataan. Untuk pertama kalinya, kita melihat penciptaan atom, kita dapat mengukur suhu materi, dan kita dapat melihat mikrofisika dalam ledakan jarak jauh ini.”

“Ini seperti mengagumi tiga radiasi latar kosmik yang mengelilingi kita dari semua sisi, tapi di sini, kita bisa melihat semuanya dari luar. Kita melihat sebelum, selama, dan setelah momen kelahiran atom.”

Emas pada perhiasan Anda berasal dari peristiwa paling kejam di alam semesta

Bintang neutron lahir ketika bintang setidaknya berukuran 8 kali lebih besar matahari menghabiskan bahan bakar mereka untuk fusi nuklir dan tidak dapat lagi menopang diri mereka sendiri melawan gravitasi mereka sendiri.

Lapisan luar bintang-bintang ini terhempas ke dalam ledakan supernovameninggalkan sisa bintang dengan massa setara antara 1 dan 2 matahari hancur hingga berdiameter sekitar 12 mil (20 kilometer).

Runtuhnya kekuatan inti elektron Dan proton bersama-sama, menciptakan lautan partikel yang disebut neutron. Materi ini sangat padat sehingga materi bintang neutron senilai satu kubus gula akan berbobot 1 miliar ton jika dibawa ke Bumi. Itu hampir sama dengan menjejalkan 150.000.000 gajah ke dalam ruang yang sama dengan yang ditempati oleh sebuah kubus gula.

Mungkin tidak mengherankan jika materi ekstrem dan eksotik ini memainkan peran penting dalam penciptaan unsur yang lebih berat dari besi.

Bintang neutron tidak selalu hidup terisolasi. Beberapa dari bintang mati ini menempati sistem biner bersama dengan seorang pendamping hidup bintang. Dalam kasus yang jarang terjadi, bintang pendamping ini juga cukup masif untuk menghasilkan bintang neutron, dan tidak “diusir” oleh ledakan supernova yang menghasilkan bintang neutron pertama.

Hasilnya adalah sebuah sistem dengan dua bintang neutron yang mengorbit satu sama lain. Benda-benda ini sangat padat sehingga ketika mereka berputar satu sama lain, mereka menghasilkan riak-riak ruangwaktu (penyatuan empat dimensi ruang dan waktu) disebut gelombang gravitasi yang beriak di angkasa, membawa momentum sudut.

Ketika sistem kehilangan momentum sudut, orbit bintang-bintang neutron semakin ketat, yang berarti bintang-bintang neutron bergerak semakin dekat satu sama lain. Hal ini menyebabkan gelombang gravitasi beriak semakin cepat, membawa semakin banyak momentum sudut.

Situasi ini berakhir ketika bintang-bintang neutron berada cukup dekat sehingga gravitasinya yang sangat besar mengambil alih dan menyeret bintang-bintang mati yang sangat padat ini untuk bertabrakan dan bergabung.

Tabrakan ini mengeluarkan materi kaya neutron dengan suhu miliaran derajat, ribuan kali lebih panas dari matahari. Temperatur ini sangat panas sehingga mirip dengan suhu di alam semesta yang mengembang dengan cepat satu detik setelahnya Ledakan Besar.

Partikel-partikel yang terlontar seperti elektron dan neutron menari-nari di sekitar tubuh, dilahirkan oleh tabrakan bintang-bintang neutron, yang dengan cepat runtuh membentuk lubang hitam dalam kabut plasma yang mendingin selama beberapa hari berikutnya.

Atom-atom dalam awan plasma yang mendingin ini dengan cepat mengambil neutron bebas melalui apa yang disebut proses penangkapan neutron yang cepat (r-proses) dan juga menjerat elektron bebas. Hal ini menciptakan partikel yang sangat berat namun tidak stabil dan cepat membusuk. Peluruhan ini melepaskan cahaya yang oleh para astronom dilihat sebagai kilonova, namun juga menciptakan unsur-unsur ringan yang masih lebih berat daripada besi, seperti emas, perak, dan uranium.

Tim ini melihat sisa-sisa partikel yang diambil untuk membentuk unsur-unsur berat seperti Strontium dan Yttrium, dengan alasan bahwa unsur-unsur berat lainnya tidak diragukan lagi tercipta setelah tabrakan bintang neutron ini.

“Materi ini mengembang dengan sangat cepat dan bertambah besar dengan sangat cepat, sehingga cahaya memerlukan waktu berjam-jam untuk melintasi ledakan,” kata anggota tim Kasper Heintz, peneliti di Niels Bohr Institute. “Itulah sebabnya, hanya dengan mengamati ujung bola api yang jauh, kita dapat melihat lebih jauh ke belakang sejarah ledakan tersebut. Di dekat kita, elektron telah terikat pada inti atom, namun di sisi lain, di sisi terjauh dari bola api tersebut, kita dapat melihat lebih jauh ke belakang. itu lubang hitam yang baru lahir'masa kini' tetaplah masa depan.”

Cerita Terkait:

— Sebuah pendekatan baru mungkin dapat membantu para ilmuwan melihat bagian dalam bintang neutron

— Bintang neutron seukuran kota sebenarnya mungkin lebih besar dari yang kita duga

— Bintang neutron terberat yang pernah diamati sedang menghancurkan rekannya

Hasil yang dicapai tim ini tidak akan mungkin terwujud tanpa kolaborasi teleskop di seluruh dunia dan sekitarnya.

“Ledakan astrofisika ini berkembang secara dramatis dari jam ke jam, sehingga tidak ada satu teleskop pun yang dapat mengikuti keseluruhan ceritanya. Sudut pandang masing-masing teleskop terhadap peristiwa tersebut terhalang oleh rotasi Bumi,” kata pemimpin tim dan peneliti Neils Bohr Institute, Albert Sneppen. dalam pernyataan itu. “Tetapi dengan menggabungkan pengukuran yang ada dari Australia, Afrika Selatan, dan Teleskop Luar Angkasa Hubble, kita dapat mengikuti perkembangannya dengan sangat detail.”

Makalah tim diterbitkan pada Rabu (30 Oktober) di jurnal Astronomi & Astrofisika.