Dokumentasi Berita Sains (2008-2013)
HOME - ARSIP - PENCARIAN

Massa Bintang Neutron Massive J1614-2230 Pecahkan Rekor Kelas Berat

KeSimpulan.com - Bintang neutron pecahkan rekor massa. Juara baru kelas berat menjungkirbalikkan exotic-matter theories.

Para astronom telah menimbang bintang neutron dengan berat hampir dua kali massa Matahari, bintang terberat yang pernah ditemukan. Sebuah massa yang melanggar aturan-aturan banyak teori di mana sisa-sisa ledakan supernova ultradense mengandung apa pun melebihi materi biasa. Beberapa teori menyarankan tekanan tinggi dalam inti bintang neutron terurai ke dalam ikatan quark, gabungan partikel-partikel subatomik yang menyusun proton dan neutron atau bentuk eksotis lainnya.

Tetapi skenario ini tidak mungkin jika bintang neutron memiliki berat seperti yang satu ini, kata Coleman Miller, astrofisikawan dari University of Maryland di College Park yang tidak terlibat dalam penelitian. Pada kebanyakan model teoritis, bintang quark harus runtuh ke dalam lubang hitam sebelum mencapai massa dua kali Matahari.

"Ini pengamatan luar biasa yang telah menarik fisikawan nuklir karena satu-satunya tempat di alam semesta untuk menguji bagaimana materi berperilaku pada kepadatan tinggi," kata Miller. Temuan ini dapat menginformasikan model high-density systems lainnya, seperti alam semesta awal dan menyempurnakan teori dasar bagaimana quark berinteraksi.

Secara umum untuk menyimpulkan massa bintang neutron adalah sulit. Tetapi para astronom mendapat wahyu dengan bintang neutron J1614-2230 sekitar 3.000 tahun cahaya dari Bumi. J1614-2230 adalah sebuah pulsar sehingga memancarkan cahaya gelombang radio. Bintang ini merupakan salah satu dalam sepasang bintang pendamping yang saling mengorbit sebagai binari. Bintang pendamping adalah katai.

Karena bintang pendamping kebetulan lewat di dekat jalur sinar pulsar, cahaya dari pulsar tersebut teralihkan oleh gravitasi pendamping seperti prediksi dalam teori relativitas umum Einstein. Dengan mengukur sedikit keterlambatan cahaya yang disebut Shapiro delay, para astronom dapat menentukan massa bintang. Setelah para astronom tahu seberapa cepat pendamping mengorbit pulsar, mereka bisa menghitung massa pulsar adalah 1,97 kali massa Matahari. Rekor bintang neutron terberat sebelumnya ditimbang sekitar 1.74 kali massa Matahari.

Bintang-bintang neutron yang lebih berat cenderung lebih banyak menunggu untuk ditemukan, kata Paul Demorest, astronom dari National Radio Astronomy Observatory di Charlottesville, Virginia, dan rekannya yang melaporkan hari ini di Nature:

Neutron stars are composed of the densest form of matter known to exist in our Universe, the composition and properties of which are still theoretically uncertain. Measurements of the masses or radii of these objects can strongly constrain the neutron star matter equation of state and rule out theoretical models of their composition. The observed range of neutron star masses, however, has hitherto been too narrow to rule out many predictions of ‘exotic’ non-nucleonic components. The Shapiro delay is a general-relativistic increase in light travel time through the curved space-time near a massive body. For highly inclined (nearly edge-on) binary millisecond radio pulsar systems, this effect allows us to infer the masses of both the neutron star and its binary companion to high precision. Here we present radio timing observations of the binary millisecond pulsar J1614-223010, 11 that show a strong Shapiro delay signature. We calculate the pulsar mass to be (1.97±0.04)M, which rules out almost all currently proposed hyperon or boson condensate equations of state (M, solar mass). Quark matter can support a star this massive only if the quarks are strongly interacting and are therefore not ‘free’ quarks.

"Ini sering terjadi tetapi yang sangat besar sangat langka," kata Demorest. Sangat jarang menemukan sebuah pulsar dengan bintang pendamping yang memunculkan gerhana cahaya. Temuan bintang neutron tinggi massa tidak sepenuhnya mengesampingkan exotic interior (ada kemungkinan materi quark yang terkondensasi masih bertahan di dalam). Tapi massa menetapkan batas pada karakteristik materi dalam bintang neutron.

Teoretikus harus melihat berbagai perhitungan dalam batas-batas sepsifik yang memungkinkan eksistensi beberapa form materi exotic. Ada laporan sementara dari bintang neutron berat sebelumnya, tetapi tindak lanjut pengukuran dengan mencari Shapiro delay telah gagal dalam mengkonfirmasi massa tinggi, kata David Nice, astronom di Lafayette College di Easton, Pennsylvania. "Ini adalah demonstrasi indah efek Shapiro yang membersihkan keraguan eksistensi bintang neutron yang lebih berat," kata Nice.

Namun, James Lattimer, astronom dari State University of New York di Stony Brook, mencatat relatif mudah untuk mematok parameter yang mengontrol kekuatan interaksi antar partikel dalam model-model exotic. "Untuk mengatur exotic models ini sepenuhnya Anda juga perlu mengetahui jari-jari bintang," kata Lattimer.

Menghitung radius bintang sedang dilakukan, tetapi, tetap saja bintang neutron bermassa tinggi akan memaksa para astronom memikirkan kembali bagaimana sistem biner berkembang, kata Lattimer. Simulasi cenderung memprediksi bintang neutron binari memiliki massa sekitar 1,2 hingga 1,5 kali massa Matahari. Sejumlah kecil materi dapat ditransfer ke bintang neutron dari pendamping, tetapi tidak dapat menjelaskan massa yang sangat besar dari bintang neutron, kata Lattimer.
  1. P.B. Demorest, T. Pennucci, S.M. Ransom, M.S.E. Roberts and J.W.T. Hessels. A two-solar-mass neutron star measured using Shapiro delay, Nature 467, 1081-1083 (28 October 2010), DOI:10.1038/nature09466

Artikel Lainnya:

No comments:

Post a Comment