Gambar Chandra X-ray Observatory dari sisa supernova Cassiopeia A. Kredit: NASA / CXC
Sisa-sisa Supernova Cassiopeia A (Cas A) selalu menjadi teka-teki. Sementara ledakan yang menciptakan supernova ini jelas merupakan peristiwa yang kuat, kecerahan visual ledakan yang terjadi lebih dari 300 tahun yang lalu jauh lebih kecil daripada supernova normal, - dan pada kenyataannya, diabaikan pada 1600-an - dan para astronom tidak tahu Mengapa. Misteri lain adalah apakah ledakan yang menghasilkan Cas A meninggalkan bintang neutron, lubang hitam, atau tidak sama sekali. Tetapi pada tahun 1999, para astronom menemukan benda terang yang tidak diketahui pada inti Cas A. Sekarang, pengamatan baru dengan Chandra X-Ray Observatory menunjukkan bahwa benda ini adalah bintang neutron. Tetapi teka-teki tidak berakhir di sini: bintang neutron ini memiliki atmosfer karbon. Ini adalah pertama kalinya jenis atmosfer ini terdeteksi di sekitar objek yang begitu kecil dan padat.
Objek pada intinya sangat kecil - hanya sekitar 20 km, yang merupakan kunci untuk mengidentifikasinya sebagai bintang neutron, kata Craig Heinke dari Universitas Alberta. Heinke adalah rekan penulis dengan Wynn Ho dari University of Southampton, UK pada sebuah makalah yang muncul dalam Nature edisi 5 November.
"Hanya dua jenis bintang yang kita tahu yang sekecil ini adalah bintang neutron dan lubang hitam," kata Heinke kepada Space Magazine. “Kita dapat mengesampingkan bahwa ini adalah lubang hitam, karena tidak ada cahaya yang bisa lepas dari lubang hitam, jadi sinar-X yang kita lihat dari lubang hitam sebenarnya dari bahan yang jatuh ke lubang hitam. Sinar-X semacam itu akan sangat bervariasi, karena Anda tidak pernah melihat materi yang sama dua kali, tetapi kami tidak melihat fluktuasi kecerahan objek ini. "
Heinke mengatakan Chandra X-ray Observatory adalah satu-satunya teleskop yang memiliki penglihatan yang cukup tajam untuk mengamati objek ini di dalam sisa-sisa supernova yang terang.
Tetapi aspek yang paling tidak biasa dari bintang neutron ini adalah atmosfer karbonnya. Bintang-bintang neutron sebagian besar terbuat dari neutron, tetapi mereka memiliki lapisan tipis materi normal di permukaan, termasuk atmosfer tipis-10 cm-sangat panas. Bintang neutron yang dipelajari sebelumnya semuanya memiliki atmosfer hidrogen, yang diharapkan, ketika gravitasi intens bintang neutron mengelompokkan atmosfer, menempatkan unsur paling ringan, hidrogen, di atas.
Tetapi tidak demikian halnya dengan objek ini di Cas A.
"Kami mampu menghasilkan model untuk radiasi sinar-X bintang neutron dengan beberapa atmosfer yang berbeda," kata Heinke dalam wawancara email. "Hanya atmosfer karbon yang dapat menjelaskan semua data yang kita lihat, jadi kami cukup yakin bintang neutron ini memiliki atmosfer karbon, pertama kali kami melihat atmosfer berbeda pada bintang neutron."
Kesan seorang seniman tentang bintang neutron di Cas A menunjukkan tingkat atmosfer karbon yang sangat kecil. Atmosfer Bumi ditampilkan pada skala yang sama dengan bintang neutron. Kredit: NASA / CXC / M.Weiss
Jadi bagaimana Heinke dan timnya menjelaskan kekurangan hidrogen dan helium pada bintang neutron ini? Pikirkan Cas A sebagai bayi.
"Kami pikir kami memahami bahwa karena usia yang sangat muda dari objek ini - kami melihatnya pada usia tender yang hanya 330 tahun, dibandingkan dengan bintang neutron lain yang berusia ribuan tahun," katanya. "Selama ledakan supernova yang menciptakan bintang neutron ini (ketika inti bintang runtuh ke benda seukuran kota, dengan kepadatan yang sangat tinggi lebih tinggi dari inti atom), bintang neutron dipanaskan hingga suhu tinggi, hingga satu miliar derajat. Sekarang mendingin hingga beberapa juta derajat, tetapi kami pikir suhunya yang tinggi cukup untuk menghasilkan fusi nuklir pada permukaan bintang neutron, menggabungkan hidrogen dan helium menjadi karbon. "
Karena penemuan ini, para peneliti sekarang memiliki akses ke siklus hidup lengkap supernova, dan akan belajar lebih banyak tentang peran bintang yang meledak dalam susunan alam semesta. Sebagai contoh, sebagian besar mineral yang ditemukan di Bumi adalah produk supernova.
"Penemuan ini membantu kita memahami bagaimana bintang-bintang neutron dilahirkan dalam ledakan supernova yang keras," kata Heinke.
Sumber: Wawancara dengan Craig Heinke
