Observatorium Sinar-X NASA NASA telah menemukan bukti langsung pertama untuk zat superfluid, aneh, bebas-gesekan, pada inti bintang neutron.
Gambar di atas, dirilis hari ini, menunjukkan sinar-X dari Chandra (merah, hijau, dan biru) dan data optik dari Hubble (emas) dari Cassiopeia A, sisa-sisa bintang masif yang meledak dalam supernova. Bukti superfluid telah ditemukan di inti padat bintang yang ditinggalkan, yang disebut bintang neutron. Ilustrasi artis dalam inset menunjukkan potongan interior bintang neutron, di mana kepadatan meningkat dari kerak oranye ke inti merah dan akhirnya ke bola merah bagian dalam, wilayah tempat cairan super berada.
Superfluida yang dibuat di laboratorium di Bumi menunjukkan sifat luar biasa, seperti kemampuan untuk naik ke atas dan keluar dari wadah kedap udara. Ketika mereka terbuat dari partikel bermuatan, superfluida juga merupakan superkonduktor, dan mereka memungkinkan arus listrik mengalir tanpa hambatan. Bahan seperti itu di Bumi memiliki aplikasi teknologi luas seperti memproduksi magnet superkonduktor yang digunakan untuk pencitraan resonansi magnetik [MRI].
Dua tim peneliti independen telah menggunakan data Chandra untuk menunjukkan bahwa bagian dalam bintang neutron mengandung materi superfluid dan superkonduktor, sebuah kesimpulan dengan implikasi penting untuk memahami interaksi nuklir dalam materi pada kepadatan tertinggi yang diketahui. Tim mempublikasikan penelitian mereka secara terpisah di jurnal Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society Letters dan Surat Tinjauan Fisik.
Cas A (RA 23h 23m 26.7s | Dec + 58 ° 49 ′ 03.00) terletak sekitar 11.000 tahun cahaya. Bintangnya meledak sekitar 330 tahun yang lalu dalam kerangka waktu Bumi. Sekuens pengamatan Chandra terhadap bintang neutron menunjukkan bahwa objek yang kompak sekarang telah mendingin sekitar 4 persen selama periode sepuluh tahun.
"Penurunan suhu ini, meskipun terdengar kecil, benar-benar dramatis dan mengejutkan untuk dilihat," kata Dany Page dari National Autonomous University di Meksiko, pemimpin salah satu dari dua tim. "Ini berarti ada sesuatu yang tidak biasa terjadi di dalam bintang neutron ini."
Bintang-bintang neutron mengandung materi paling padat yang dapat diamati secara langsung; satu sendok teh bahan bintang neutron beratnya enam miliar ton. Tekanan dalam inti bintang begitu tinggi sehingga sebagian besar partikel, elektron, dan proton yang bermuatan bergabung - menghasilkan bintang yang sebagian besar terdiri dari neutron.
Hasil baru sangat menunjukkan bahwa proton yang tersisa di inti bintang berada dalam keadaan superfluid dan, karena mereka membawa muatan, juga membentuk superkonduktor.
Kedua tim menunjukkan bahwa pendinginan cepat di Cas A dijelaskan oleh pembentukan superfluida neutron di inti bintang neutron dalam waktu sekitar 100 tahun terakhir seperti yang terlihat dari Bumi. Pendinginan yang cepat diperkirakan akan berlanjut selama beberapa dekade, dan kemudian akan melambat.
"Ternyata Cas A mungkin hadiah dari Semesta karena kita harus menangkap bintang neutron yang sangat muda tepat pada waktunya," kata rekan penulis Page, Madappa Prakash, dari Universitas Ohio. "Terkadang keberuntungan kecil bisa bermanfaat dalam sains."
Permulaan superfluiditas pada material di Bumi terjadi pada suhu yang sangat rendah mendekati nol absolut, tetapi pada bintang neutron, dapat terjadi pada suhu mendekati satu miliar derajat Celsius. Sampai sekarang ada ketidakpastian yang sangat besar dalam perkiraan suhu kritis ini. Penelitian baru ini membatasi suhu kritis antara setengah miliar hingga hanya di bawah satu miliar derajat.
Cas A akan memungkinkan para peneliti untuk menguji model tentang bagaimana gaya nuklir kuat, yang mengikat partikel subatomik, berperilaku dalam materi ultradense. Hasil ini juga penting untuk memahami berbagai perilaku dalam bintang neutron, termasuk "gangguan," presesi dan denyut bintang neutron, ledakan magnetar dan evolusi medan magnet bintang neutron.
Sumber: Siaran pers dari Royal Astronomical Society dan Harvard. Lihat multimedia tambahan di halaman Chandra NASA, dan kedua studi di MNRAS dan Phys Surat Pendeta.
