Pada bulan Agustus 2017, terobosan besar lainnya terjadi ketika Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mendeteksi gelombang yang diyakini disebabkan oleh penggabungan bintang neutron. Tak lama kemudian, para ilmuwan di LIGO, Advanced Virgo, dan Fermi Gamma-ray Space Telescope mampu menentukan di mana di langit peristiwa ini (dikenal sebagai kilonova) terjadi.
Sumber ini, yang dikenal sebagai GW170817 / GRB, telah menjadi target dari banyak survei lanjutan karena diyakini bahwa penggabungan tersebut dapat mengarah pada pembentukan lubang hitam. Menurut sebuah studi baru oleh tim yang menganalisis data dari Chandra X-ray Observatory NASA sejak acara tersebut, para ilmuwan sekarang dapat mengatakan dengan lebih percaya diri bahwa merger tersebut menciptakan lubang hitam baru di galaksi kita.
Penelitian, berjudul "GW170817 Paling Mungkin Membuat Lubang Hitam", baru-baru ini muncul di The Astrophysical Journal Letters. Penelitian ini dipimpin oleh David Pooley, asisten profesor fisika dan astronomi di Trinity University, San Antonio, dan termasuk anggota dari University of Texas di Austin, University of California, Berkeley, dan Laboratorium Energetic Cosmos di Universitas Nazarbayev di Kazakhstan.
Demi penelitian mereka, tim menganalisis data sinar-X dari Chandra yang diambil pada hari-hari, minggu, dan bulan setelah deteksi gelombang gravitasi oleh LIGO dan sinar gamma oleh misi Fermi NASA. Sementara hampir setiap teleskop di dunia telah mengamati sumbernya, data sinar-X sangat penting untuk memahami apa yang terjadi setelah kedua bintang neutron bertabrakan.
Sementara pengamatan Chandra dua hingga tiga hari setelah kejadian gagal mendeteksi sumber sinar-X, pengamatan selanjutnya dilakukan pada 9, 15, dan 16 hari setelah kejadian tersebut menghasilkan deteksi. Sumber itu menghilang untuk sementara waktu ketika GW170817 lewat di belakang Matahari, tetapi pengamatan tambahan dilakukan sekitar 110 dan 160 hari setelah kejadian, keduanya menunjukkan pencerahan yang signifikan.
Sementara data LIGO memberi para astronom estimasi yang baik tentang massa objek yang dihasilkan setelah bintang-bintang neutron bergabung (2,7 Solar Masses), ini tidak cukup untuk menentukan seperti apa jadinya. Pada dasarnya, jumlah massa ini berarti bintang neutron paling masif yang pernah ditemukan atau lubang hitam dengan massa terendah yang pernah ditemukan (pemegang rekor sebelumnya adalah empat atau lima Massa Matahari). Seperti yang dijelaskan Dave Pooley dalam siaran pers NASA / Chandra:
“Sementara bintang-bintang neutron dan lubang hitam misterius, kami telah mempelajari banyak dari mereka di seluruh Semesta menggunakan teleskop seperti Chandra. Itu berarti kita memiliki data dan teori tentang bagaimana kita mengharapkan objek tersebut berperilaku dalam sinar-X. ”
Jika bintang-bintang neutron bergabung untuk membentuk bintang neutron yang lebih berat, maka para astronom akan mengharapkannya berputar dengan cepat dan menghasilkan medan magnet yang sangat kuat. Ini juga akan menciptakan gelembung partikel energi tinggi yang diperluas yang akan menghasilkan emisi sinar-X yang cerah. Namun, data Chandra mengungkapkan emisi sinar-X yang beberapa ratus kali lebih rendah dari yang diharapkan dari bintang neutron besar yang berputar cepat.
Dengan membandingkan pengamatan Chandra dengan yang dilakukan oleh Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) NSF, Pooley dan timnya juga dapat menyimpulkan bahwa emisi sinar-X sepenuhnya disebabkan oleh gelombang kejut yang disebabkan oleh merger yang menghancurkan sekitar gas. Singkatnya, tidak ada tanda-tanda sinar-X yang dihasilkan dari bintang neutron.
Ini sangat menyiratkan bahwa objek yang dihasilkan sebenarnya adalah lubang hitam. Jika dikonfirmasi, hasil ini akan menunjukkan bahwa proses pembentukan lubang hitam kadang-kadang bisa rumit. Pada dasarnya, GW170817 akan menjadi hasil dari dua bintang yang mengalami ledakan supernova yang meninggalkan dua bintang neutron dalam orbit yang cukup ketat sehingga mereka akhirnya datang bersama. Seperti yang dijelaskan Pawan Kumar:
“Kami mungkin telah menjawab salah satu pertanyaan paling mendasar tentang peristiwa yang mempesona ini: apa yang terjadi? Para astronom telah lama menduga bahwa penggabungan bintang neutron akan membentuk lubang hitam dan menghasilkan semburan radiasi, tetapi kami tidak memiliki alasan kuat untuk itu sampai sekarang. "
Ke depan, klaim yang diajukan oleh Pooley dan rekan-rekannya dapat diuji oleh sinar-X dan pengamatan radio di masa depan. Instrumen generasi mendatang - seperti Square Kilometer Array (SKA) yang saat ini sedang dibangun di Afrika Selatan dan Australia, dan Teleskop Lanjutan ESA untuk Astrofisika Tinggi-Energi (Athena +) - akan sangat membantu dalam hal ini.
Jika yang tersisa ternyata adalah bintang neutron masif dengan medan magnet yang kuat, maka sumbernya akan menjadi lebih terang dalam sinar-X dan panjang gelombang radio di tahun-tahun mendatang ketika gelembung berenergi tinggi menyusul goncangan yang melambat. gelombang. Ketika gelombang kejut melemah, para astronom berharap bahwa itu akan terus menjadi lebih redup daripada ketika baru-baru ini diamati.
Apapun, pengamatan masa depan GW170817 terikat untuk memberikan banyak informasi, menurut J. Craig Wheeler, rekan penulis studi ini juga dari University of Texas. "GW170817 adalah acara astronomi yang terus memberi," katanya. "Kami belajar banyak tentang astrofisika benda paling padat yang diketahui dari peristiwa yang satu ini."
Jika pengamatan lanjutan ini menemukan bahwa bintang neutron berat adalah apa yang dihasilkan dari merger, penemuan ini akan menantang teori tentang struktur bintang neutron dan seberapa besar mereka dapat memperoleh. Di sisi lain, jika mereka menemukan bahwa itu membentuk lubang hitam kecil, maka itu akan menantang gagasan para astronom tentang batas massa lubang hitam yang lebih rendah. Untuk ahli astrofisika, ini pada dasarnya merupakan skenario win-win.
Sebagai rekan penulis Bruce Grossan dari University of California at Berkeley menambahkan:
"Pada awal karir saya, para astronom hanya bisa mengamati bintang-bintang neutron dan lubang hitam di galaksi kita sendiri, dan sekarang kita mengamati bintang-bintang eksotis ini di seluruh kosmos. Sungguh waktu yang menyenangkan untuk hidup, melihat instrumen seperti LIGO dan Chandra menunjukkan kepada kita begitu banyak hal menakjubkan yang ditawarkan alam. ”
Memang, melihat lebih jauh ke dalam kosmos dan kembali ke masa lampau telah mengungkapkan banyak hal tentang Semesta yang sebelumnya tidak dikenal. Dan dengan instrumen yang dikembangkan sedang dikembangkan untuk tujuan mempelajari fenomena astronomi secara lebih rinci dan bahkan pada jarak yang lebih jauh, tampaknya tidak ada batasan untuk apa yang dapat kita pelajari. Dan pastikan untuk melihat video merger GW170817 ini, milik Chandra X-ray Observatory:
