M15 memiliki sistem bintang neutron ganda yang pada akhirnya akan bergabung dengan kekerasan. Kredit gambar: NOAO Klik untuk memperbesar
Semburan sinar gamma adalah ledakan paling kuat di alam semesta, memancarkan radiasi energi tinggi dalam jumlah besar. Selama beberapa dekade asal mereka adalah sebuah misteri. Para ilmuwan sekarang percaya bahwa mereka memahami proses yang menghasilkan semburan sinar gamma. Namun, sebuah studi baru oleh Jonathan Grindlay dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) dan rekan-rekannya, Simon Portegies Zwart (Institut Astronomi, Belanda) dan Stephen McMillan (Drexel University), menunjukkan sumber yang sebelumnya diabaikan untuk beberapa gamma- ray bursts: pertemuan bintang dalam kelompok globular.
"Sebanyak sepertiga dari semua semburan sinar gamma pendek yang kami amati mungkin berasal dari penggabungan bintang-bintang neutron dalam gugus bola," kata Grindlay.
Semburan sinar gamma (GRB) datang dalam dua "rasa" yang berbeda. Beberapa bertahan hingga satu menit, atau bahkan lebih lama. Para astronom percaya bahwa GRB panjang itu dihasilkan ketika sebuah bintang masif meledak di sebuah hypernova. Semburan lainnya hanya bertahan selama sepersekian detik. Para astronom berteori bahwa GRB pendek berasal dari tabrakan dua bintang neutron, atau bintang neutron dan lubang hitam.
Sebagian besar sistem bintang neutron ganda dihasilkan dari evolusi dua bintang masif yang sudah saling mengorbit. Proses penuaan alami akan menyebabkan keduanya menjadi bintang neutron (jika mereka mulai dengan massa tertentu), yang kemudian berputar bersama selama jutaan atau milyaran tahun hingga mereka bergabung dan melepaskan semburan sinar gamma.
Penelitian Grindlay menunjuk ke sumber potensial lain GRB pendek - kluster globular. Gugus Globular mengandung beberapa bintang tertua di alam semesta yang dijejalkan ke ruang sempit hanya beberapa tahun cahaya. Perempat yang begitu ketat memprovokasi banyak pertemuan bintang dekat, beberapa di antaranya menyebabkan pertukaran bintang. Jika bintang neutron dengan pendamping bintang (seperti bintang katai putih atau urutan utama) bertukar pasangannya dengan bintang neutron lain, pasangan bintang neutron yang dihasilkan akhirnya akan spiral bersama dan bertabrakan secara eksplosif, menciptakan ledakan sinar gamma.
"Kami melihat sistem prekursor ini, yang mengandung satu bintang neutron dalam bentuk pulsar milidetik, di semua tempat dalam gugus bola," kata Grindlay. "Ditambah lagi, gugus bola sangat padat sehingga Anda memiliki banyak interaksi. Ini adalah cara alami untuk membuat sistem bintang neutron ganda. "
Para astronom melakukan sekitar 3 juta simulasi komputer untuk menghitung frekuensi pembentukan sistem bintang neutron ganda dalam gugus bola. Mengetahui berapa banyak yang telah terbentuk dalam sejarah galaksi, dan kira-kira berapa lama yang dibutuhkan suatu sistem untuk bergabung, mereka kemudian menentukan frekuensi semburan sinar gamma pendek yang diharapkan dari binari gugus bola globular. Mereka memperkirakan bahwa antara 10 dan 30 persen dari semua ledakan sinar gamma pendek yang kami amati mungkin dihasilkan dari sistem tersebut.
Perkiraan ini memperhitungkan tren aneh yang ditemukan oleh pengamatan GRB baru-baru ini. Merger dan dengan demikian meledak dari apa yang disebut "cakram" biner bintang neutron - sistem yang dibuat dari dua bintang masif yang terbentuk bersama dan mati bersama - diperkirakan terjadi 100 kali lebih sering daripada semburan dari binari gugus globular cluster. Namun segelintir GRB pendek yang telah tepatnya terletak cenderung berasal dari lingkaran cahaya galaksi dan bintang yang sangat tua, seperti yang diharapkan untuk kluster globular.
"Ada masalah pembukuan besar di sini," kata Grindlay.
Untuk menjelaskan perbedaan ini, Grindlay menyarankan bahwa semburan dari binari disk cenderung lebih sulit dikenali karena cenderung memancarkan radiasi dalam ledakan yang lebih sempit yang terlihat dari arah yang lebih sedikit. “Berseri-seri” yang lebih sempit mungkin diakibatkan oleh tabrakan bintang yang putarannya sejajar dengan orbitnya, seperti yang diharapkan untuk biner yang telah bersama sejak saat kelahiran mereka. Bintang-bintang yang baru bergabung, dengan orientasi acak mereka, mungkin memancarkan ledakan yang lebih luas ketika mereka bergabung.
"GRB yang lebih pendek mungkin berasal dari sistem disk - kami tidak melihat semuanya," jelas Grindlay.
Hanya sekitar setengah lusin GRB pendek telah ditemukan dengan tepat oleh satelit sinar gamma baru-baru ini, membuat studi menyeluruh menjadi sulit. Semakin banyak contoh dikumpulkan, sumber-sumber GRB pendek harus menjadi jauh lebih dipahami.
Makalah yang mengumumkan temuan ini diterbitkan dalam Nature Physics edisi 29 Januari. Ini tersedia online di http://www.nature.com/nphys/index.html dan dalam formulir pracetak di http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Berkantor pusat di Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) adalah kolaborasi bersama antara Smithsonian Astrophysical Observatory dan Harvard College Observatory. Para ilmuwan CFA, diorganisasikan ke dalam enam divisi penelitian, mempelajari asal usul, evolusi, dan nasib akhir alam semesta.
Sumber Asli: Siaran Berita CFA
