Para ilmuwan telah mendapatkan pengukuran terbaik mereka mengenai ukuran dan isi bintang neutron, sebuah objek ultra padat yang mengandung materi paling aneh dan paling langka di alam semesta.
Pengukuran ini dapat mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang blok bangunan alam - proton, neutron, dan quark penyusunnya - karena terkompresi di dalam bintang neutron hingga triliunan kerapatan kali lebih besar daripada di Bumi.
Tod Strohmayer dari Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Md., Dan rekannya, Adam Villarreal, seorang mahasiswa pascasarjana di University of Arizona, mempresentasikan hasil ini hari ini dalam konferensi pers berbasis web di New Orleans pada pertemuan Divisi Energi Tinggi Astrofisika dari American Astronomical Society.
Mereka mengatakan perkiraan terbaik mereka tentang jari-jari bintang neutron adalah 7 mil (11,5 kilometer), plus atau minus berjalan-jalan di sekitar French Quarter. Massa itu tampak 1,75 kali dari Matahari, lebih masif dari yang diperkirakan oleh beberapa teori. Mereka melakukan pengukuran dengan Rossi X-ray Timing Explorer NASA dan mengarsipkan data sinar-X
Hubungan massa-jari yang lama dicari mendefinisikan kerapatan internal dan hubungan tekanan bintang neutron, yang disebut persamaan keadaan. Dan ini, pada gilirannya, menentukan materi apa yang bisa ada di dalam bintang neutron. Isi menawarkan tes penting untuk teori yang menggambarkan sifat dasar materi dan energi dan kekuatan interaksi nuklir.
"Kami benar-benar ingin mendapatkan barang-barang kami di pusat bintang neutron," kata Strohmayer. "Tapi karena kita tidak bisa melakukan itu, ini adalah hal terbaik berikutnya. Bintang neutron adalah laboratorium kosmik dan memberikan satu-satunya kesempatan untuk melihat efek materi yang dikompresi sedemikian rupa. "
Bintang neutron adalah sisa-sisa inti bintang yang pernah lebih besar dari Matahari. Interiornya mengandung materi di bawah kekuatan yang mungkin ada pada saat Big Bang tetapi tidak dapat diduplikasi di Bumi. Bintang neutron dalam pengumuman hari ini adalah bagian dari sistem bintang biner bernama EXO 0748-676, yang terletak di konstelasi Volans, atau Flying Fish, sekitar 30.000 tahun cahaya, terlihat di langit selatan dengan teleskop halaman belakang yang besar.
Dalam sistem ini, gas dari bintang pendamping "normal" jatuh ke bintang neutron, tertarik oleh gravitasi. Ini memicu ledakan termonuklir pada permukaan bintang neutron yang menerangi wilayah tersebut. Semburan seperti itu sering mengungkapkan laju putaran bintang neutron melalui kedipan cahaya sinar-X yang dipancarkan, yang disebut osilasi burst. (Rujuk ke Item 1 - 6 untuk konsep seniman tentang proses ini. Film dan keterangan terperinci dapat ditemukan di kolom biru di sebelah kanan.)
Para ilmuwan mendeteksi frekuensi osilasi burst 45-hertz, yang sesuai dengan laju putaran bintang neutron 45 kali per detik. Ini adalah langkah santai untuk bintang-bintang neutron, yang sering terlihat berputar lebih dari 300 kali per detik.
Para ilmuwan selanjutnya memanfaatkan pengamatan EXO 0748-676 dengan satelit XMM-Newton dari Badan Antariksa Eropa dari tahun 2002, dipimpin oleh Dr. Jean Cottam dari NASA Goddard. Tim Cottam telah mendeteksi garis spektral yang dipancarkan oleh gas panas, mirip dengan garis kardiogram. Garis-garis ini memiliki dua fitur. Pertama, mereka digeser Doppler. Ini berarti energi yang terdeteksi adalah rata-rata dari cahaya yang berputar di sekitar bintang neutron, bergerak menjauh dari kita dan kemudian menuju kita. Kedua, garis-garis itu bergeser secara gravitasi. Ini berarti bahwa gravitasi menarik cahaya ketika mencoba melarikan diri dari wilayah itu, mencuri sedikit energinya.
Strohmayer dan Villarreal menentukan bahwa frekuensi 45-hertz dan lebar garis yang diamati dari pergeseran Doppler konsisten dengan jari-jari bintang neutron antara 9,5 dan 15 kilometer, dengan perkiraan terbaik pada 11,5 kilometer. Hubungan antara frekuensi burst, pergeseran Doppler dan radius adalah bahwa kecepatan gas yang berputar-putar di sekitar permukaan bintang tergantung pada jari-jari bintang dan laju putarannya. Intinya, putaran yang lebih cepat sesuai dengan garis spektral yang lebih luas (teknik yang mirip dengan bagaimana petugas polisi dapat mendeteksi mobil yang melaju).
Pengukuran pergeseran gravitasi tim Cottam menawarkan pengukuran pertama dari rasio massa-jari-jari, meskipun tanpa pengetahuan tentang massa dan jari-jari. Ini karena tingkat pergeseran merah (kekuatan gravitasi) tergantung pada massa dan jari-jari bintang neutron. Beberapa ilmuwan mempertanyakan pengukuran ini, karena garis spektral yang terdeteksi tampak terlalu sempit. Hasil baru memperkuat interpretasi pergeseran merah gravitasi dari garis spektral tim Cottam (dan dengan demikian rasio massa-radius) karena bintang yang lebih lambat dapat dengan mudah menghasilkan garis yang relatif sempit.
Jadi, semakin yakin dengan rasio massa-jari-jari dan sekarang mengetahui jari-jari, para ilmuwan dapat menghitung massa bintang neutron. Nilainya antara 1,5 dan 2,3 massa matahari, dengan estimasi terbaik pada 1,75 massa matahari.
Hasilnya mendukung teori bahwa materi di bintang neutron di EXO 0748-676 dikemas sangat erat sehingga hampir semua proton dan elektron diperas menjadi neutron, yang berputar sebagai superfluid, cairan yang mengalir tanpa gesekan. Namun masalah ini tidak dikemas dengan ketat sehingga quark dibebaskan, yang disebut bintang quark.
"Hasil kami benar-benar mulai menekan pada persamaan bintang bintang neutron," kata Villareal. "Sepertinya persamaan negara yang memprediksi bintang yang sangat besar atau sangat kecil hampir dikecualikan. Mungkin yang lebih menarik adalah bahwa kita sekarang memiliki teknik pengamatan yang seharusnya memungkinkan kita untuk mengukur hubungan massa-jari-jari di bintang-bintang neutron lainnya. "
Sebuah misi NASA yang diusulkan yang disebut Constellation X-ray Observatory akan memiliki kemampuan untuk melakukan pengukuran seperti itu, tetapi dengan presisi yang jauh lebih besar, untuk sejumlah sistem bintang neutron.
Sumber Asli: Rilis Berita NASA
