Pada 2017, LIGO (Laser-Interferometer Gravitational Wave Observatory) dan Virgo mendeteksi gelombang gravitasi yang berasal dari penggabungan dua bintang neutron. Mereka menamai sinyal itu GW170817. Dua detik setelah mendeteksinya, satelit Fermi NASA mendeteksi ledakan sinar gamma (GRB) yang dinamai GRB170817A. Dalam beberapa menit, teleskop dan observatorium di seluruh dunia terasah dalam acara tersebut.
Teleskop luar angkasa Hubble berperan dalam deteksi historis penggabungan dua bintang neutron ini. Mulai bulan Desember 2017, Hubble mendeteksi cahaya yang terlihat dari penggabungan ini, dan pada tahun berikutnya setengahnya memutar cermin yang kuat di lokasi yang sama lebih dari 10 kali. Hasil?
Gambar terdalam dari perasaan senang sesudah peristiwa ini, dan satu penuh dengan detail ilmiah.
"Ini adalah paparan terdalam yang pernah kami ambil dari acara ini dalam cahaya yang terlihat," kata Wen-fai Fong dari Northwestern, yang memimpin penelitian. "Semakin dalam gambar, semakin banyak informasi yang bisa kita dapatkan."
Selain memberikan gambaran mendalam tentang perasaan senang setelah merger, Hubble juga mengungkapkan beberapa rahasia tak terduga dari merger itu sendiri, jet yang dibuatnya, dan juga beberapa detail tentang sifat ledakan sinar gamma pendek.
Bagi banyak ilmuwan, GW170817 adalah penemuan LIGO yang paling penting hingga saat ini. Penemuan ini memenangkan Penghargaan Terobosan Tahun Ini pada tahun 2017 dari jurnal Science. Meskipun tabrakan atau merger antara dua bintang neutron banyak dibicarakan, ini adalah pertama kalinya para astrofisikawan dapat mengamati satu. Karena mereka juga mengamatinya dalam cahaya elektromagnetik dan gelombang gravitasi, itu juga merupakan "pengamatan multi-messenger pertama antara kedua bentuk radiasi ini," seperti yang dikatakan dalam siaran pers.
Sebagian keadaanlah yang membuat ini terjadi. GW170817 cukup dekat dengan Bumi dalam hal astronomi: hanya 140 juta tahun cahaya di galaksi elips NGC 4993. Itu cerah dan mudah ditemukan.
Tabrakan kedua bintang neutron menyebabkan kilonova. Mereka disebabkan ketika dua bintang neutron bergabung seperti ini, atau ketika bintang neutron dan lubang hitam bergabung. Kilonova adalah sekitar 1000 kali lebih terang daripada nova klasik, yang terjadi dalam sistem bintang biner ketika kurcaci putih dan rekannya bergabung. Kecerahan ekstrim kilonova disebabkan oleh elemen-elemen berat yang terbentuk setelah merger, termasuk emas.
Penggabungan tersebut menciptakan jet material yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya yang membuat sisa-sisa cahaya sulit dilihat. Meskipun jet membanting menjadi bahan surround adalah apa yang membuat merger begitu cerah, dan mudah dilihat, itu juga mengaburkan perasaan senang sesudah peristiwa tersebut. Untuk melihat perasaan senang sesudahnya, para astrofisikawan harus bersabar.
"Agar kita bisa melihat perasaan senang sesudahnya, kilonova harus keluar," kata Fong. “Tentunya, sekitar 100 hari setelah merger, kilonova telah lenyap, dan perasaan senang sesudahnya mengambil alih. Namun, cahaya sesudahnya sangat redup, meninggalkannya ke teleskop paling sensitif untuk menangkapnya. "
Di situlah Teleskop Luar Angkasa Hubble masuk. Pada bulan Desember 2017, Hubble melihat cahaya yang terlihat dari perasaan senang sesudah merger. Sejak saat itu hingga Maret 2019 Hubble mengunjungi kembali sisa-sisa cahaya 10 kali. Gambar terakhir adalah yang terdalam, dengan ruang ruang ener terhormat menatap tempat di mana merger terjadi selama 7,5 jam. Dari gambar ini ahli astrofisika tahu bahwa cahaya tampak akhirnya hilang, 584 hari setelah dua bintang neutron bergabung.
Perasaan Senang setelah kejadian adalah kuncinya, dan itu samar. Untuk melihatnya dan mempelajarinya, tim di belakang penelitian harus menghapus cahaya dari galaksi di sekitarnya, NGC 4993. Cahaya galaksi rumit, dan dengan cara berbicara itu akan "menginfeksi" perasaan senang sesudahnya dan merusak hasil .
"Untuk secara akurat mengukur cahaya dari perasaan senang sesudahnya, Anda harus mengambil semua cahaya yang lain," kata Peter Blanchard, seorang rekan pascadoktoral di CIERA dan penulis kedua studi tersebut. "Penyebab terbesarnya adalah kontaminasi cahaya dari galaksi, yang strukturnya sangat rumit."
Tetapi mereka sekarang memiliki 10 gambar Hubble dari perasaan senang sesudahnya untuk dikerjakan. Dalam gambar-gambar ini, kilonova hilang dan hanya sisa-sisa cahaya yang tersisa. Dalam gambar terakhir, perasaan senang itu juga hilang. Mereka overlay gambar terakhir ke 10 gambar lain dari perasaan senang sesudahnya, dan menggunakan algoritma mereka dengan cermat menghapus semua cahaya dari gambar Hubble sebelumnya menunjukkan perasaan senang. Pixel demi pixel.
Pada akhirnya mereka memiliki satu seri gambar dari waktu ke waktu, hanya menunjukkan perasaan senang tanpa kontaminasi dari galaksi. Gambar setuju dengan prediksi yang dimodelkan, dan itu juga merupakan rangkaian waktu gambar paling akurat dari perasaan senang sesudah peristiwa.
"Evolusi kecerahan sangat cocok dengan model teoritis jet kami," kata Fong. "Itu juga sangat sesuai dengan apa yang dikatakan radio dan sinar-X kepada kita."
Jadi apa yang mereka temukan dalam gambar-gambar ini?
Pertama-tama daerah di mana bintang-bintang neutron bergabung tidak padat dengan kelompok, sesuatu yang diprediksi oleh penelitian sebelumnya adalah kasusnya.
"Studi sebelumnya telah menyarankan bahwa pasangan bintang neutron dapat membentuk dan bergabung dalam lingkungan padat gugus bola," kata Fong. "Pengamatan kami menunjukkan bahwa jelas bukan itu kasus penggabungan bintang neutron ini."
Fong juga berpikir bahwa karya ini telah menjelaskan tentang semburan sinar gamma. Dia berpikir bahwa ledakan jauh itu sebenarnya adalah penggabungan bintang neutron seperti GW170817. Mereka semua menghasilkan jet relativistik, menurut Fong, hanya saja mereka dilihat dari sudut yang berbeda.
Para ahli astrofisika biasanya melihat pancaran-pancaran ini dari semburan sinar gamma dari sudut yang berbeda dari GW170817, biasanya langsung. Tapi GW170817 terlihat dari sudut 30 derajat. Itu belum pernah terlihat dalam cahaya optik.
"GW170817 adalah pertama kalinya kami dapat melihat jet 'off-axis,'" kata Fong. "Rangkaian waktu baru menunjukkan bahwa perbedaan utama antara GW170817 dan semburan sinar gamma pendek yang jauh adalah sudut pandang."
Sebuah makalah yang menguraikan hasil ini akan diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters bulan ini. Ini berjudul "Perasaan Senang dari optik GW170817: Jet terstruktur off-axis dan kendala mendalam pada asal klaster globular." Itu dapat dilihat di tautan di atas di arxiv.org.
Lebih:
- Makalah Penelitian: Afterglow Optik GW170817: Jet Terstruktur Off-axis dan Deep Constraints pada Asal Usul Globular Cluster
- Siaran Pers: Afterglow menjelaskan sifat, asal tabrakan bintang neutron
- LIGO / Virgo: BANGSA ASTROPHISIKA MULTI-MESSENGER: PENGAMATAN BINARY NEUTRON STAR MERGER
