Ketika bintang masif mencapai akhir siklus hidupnya, mereka meledak dalam supernova besar dan membuang sebagian besar materi mereka. Yang tersisa adalah "milliscond pulsar", bintang neutron yang sangat padat, bermagnet tinggi yang berputar dengan cepat dan memancarkan sinar radiasi elektromagnetik. Akhirnya, bintang-bintang ini kehilangan energi rotasi mereka dan mulai melambat, tetapi mereka dapat mempercepat lagi dengan bantuan seorang teman.
Menurut sebuah studi baru-baru ini, tim ilmuwan internasional menyaksikan peristiwa langka ini ketika mengamati sebuah pulsar ultra-lambat yang terletak di galaksi Andromeda yang berdekatan (XB091D). Hasil penelitian mereka menunjukkan bahwa pulsar ini telah dipercepat selama satu juta tahun terakhir, yang kemungkinan merupakan hasil tangkapan seorang rekan yang sejak itu mengembalikan kecepatan rotasi cepatnya.
Biasanya, ketika pulsar berpasangan dengan bintang biasa, hasilnya adalah sistem biner yang terdiri dari pulsar dan white dwarf. Ini terjadi setelah pulsar menarik lapisan luar bintang, mengubahnya menjadi kerdil putih. Bahan dari lapisan luar ini kemudian membentuk piringan akresi di sekitar pulsar, yang menciptakan "titik panas" yang terpancar dengan cerah dalam spekturum sinar-X dan di mana suhu dapat mencapai jutaan derajat.
Tim ini dipimpin oleh Ivan Zolotukhin dari Institut Astronomi Sternberg di Universitas Negeri Lomonosov Moscow (MSU), dan termasuk para astronom dari Universitas Toulouse, Institut Nasional untuk Astrofisika (INAF), dan Observatorium Astrofisika Smithsonian. Hasil penelitian dipublikasikan di Jurnal Astrofisika dengan judul "Pulsar X-Ray Berputar Paling Lambat dalam Kluster Globular Extragalactic".
Ketika mereka menyatakan dalam makalah mereka, deteksi pulsar ini dimungkinkan berkat data yang dikumpulkan oleh observatorium ruang angkasa XMM-Newton dari 2000-2013. Saat ini, XMM-Newton telah mengumpulkan informasi sekitar 50 miliar foton sinar-X, yang telah digabungkan oleh para astronom di Lomosov MSU ke dalam basis data online terbuka.
Basis data ini memungkinkan para astronom untuk melihat lebih dekat pada banyak objek yang ditemukan sebelumnya. Ini termasuk XB091D, sebuah pulsar dengan periode detik (alias. "Pulsar kedua") yang terletak di salah satu gugus bintang globular tertua di galaksi Andromeda. Namun, menemukan foto X-ray yang memungkinkan mereka untuk mengkarakterisasi XB091D bukanlah tugas yang mudah. Seperti yang dijelaskan Ivan Zolotukhin dalam siaran pers MSU:
“Detektor pada XMM-Newton mendeteksi hanya satu foton dari pulsar ini setiap lima detik. Oleh karena itu, pencarian pulsar di antara data XMM-Newton yang luas dapat dibandingkan dengan pencarian jarum di tumpukan jerami. Bahkan, untuk penemuan ini kami harus membuat alat matematika yang benar-benar baru yang memungkinkan kami untuk mencari dan mengekstrak sinyal periodik. Secara teoritis, ada banyak aplikasi untuk metode ini, termasuk yang di luar astronomi. "
Berdasarkan total 38 pengamatan XMM-Newton, tim menyimpulkan bahwa pulsar ini (yang merupakan satu-satunya pulsar yang diketahui dari jenisnya di luar galaksi kita pada saat itu), berada pada tahap awal "peremajaan". Singkatnya, pengamatan mereka menunjukkan bahwa pulsar mulai berakselerasi kurang dari 1 juta tahun yang lalu. Kesimpulan ini didasarkan pada fakta bahwa XB091D adalah pulsar globular cluster berputar paling lambat yang ditemukan hingga saat ini.
Bintang neutron menyelesaikan satu revolusi dalam 1,2 detik, yang lebih dari 10 kali lebih lambat dari pemegang rekor sebelumnya. Dari data yang mereka amati, mereka juga dapat mengkarakterisasi lingkungan sekitar XB091D. Sebagai contoh, mereka menemukan bahwa pulsar dan pasangan binernya terletak di cluster globular yang sangat padat (B091D) di Galaksi Andromeda - sekitar 2,5 juta tahun cahaya jauhnya.
Cluster ini diperkirakan berusia 12 miliar tahun dan berisi jutaan bintang tua yang pingsan. Temannya, sementara itu, adalah 0,8 bintang massa matahari, dan sistem biner itu sendiri memiliki periode rotasi 30,5 jam. Dan dalam sekitar 50.000 tahun, mereka memperkirakan, pulsar akan berakselerasi secukupnya untuk sekali lagi memiliki periode rotasi yang diukur dalam milidetik - yaitu pulsar milidetik.
Yang menarik, lokasi XB910D dalam wilayah luas bintang dengan kepadatan sangat tinggi inilah yang memungkinkannya untuk menangkap seorang rekan sekitar 1 juta tahun yang lalu dan memulai proses "peremajaan" di tempat pertama. Seperti yang dijelaskan Zolotukhin:
“Di galaksi kita, tidak ada pulsar X-ray lambat yang diamati di 150 cluster globular yang diketahui, karena inti mereka tidak besar dan cukup padat untuk membentuk bintang biner yang dekat dengan kecepatan yang cukup tinggi. Ini menunjukkan bahwa inti kluster B091D, dengan komposisi bintang yang sangat padat di XB091D, jauh lebih besar daripada klaster biasa. Jadi kita berhadapan dengan benda besar dan agak langka — dengan sisa galaksi kecil yang pernah dihabiskan oleh galaksi Andromeda. Kepadatan bintang-bintang di sini, di wilayah sekitar 2,5 tahun cahaya, sekitar 10 juta kali lebih tinggi daripada di sekitar Matahari. "
Berkat penelitian ini, dan alat matematika yang dikembangkan oleh tim untuk menemukannya, para astronom kemungkinan akan dapat mengunjungi kembali banyak objek yang ditemukan sebelumnya di tahun-tahun mendatang. Dalam kumpulan data masif ini, mungkin ada banyak contoh peristiwa astronomi langka, hanya menunggu untuk disaksikan dan dikarakterisasi dengan benar.
Bacaan lebih lanjut: The Astrophysical Journal, Universitas Negeri Lomonosov Moscow
