Bintang-bintang neutron adalah salah satu objek astronomi paling menarik di Alam Semesta yang diketahui. Selain menjadi tipe bintang terpadat (dengan pengecualian bintang quark), mereka juga diketahui membentuk pasangan biner dengan bintang masif. Sampai saat ini, hanya 39 sistem yang telah ditemukan, dan bahkan lebih sedikit lagi yang terdeteksi yang terdiri dari bintang masif dan bintang neutron sinar gamma energi tinggi (VHE).
Sampai saat ini, hanya dua dari sistem ini yang telah ditemukan, yang kedua ditemukan hanya beberapa tahun yang lalu oleh tim astronom internasional yang dikenal sebagai kolaborasi Sistem Array Sistem Pencitraan Radiasi Sangat Energetik Radiasi (VERITAS). Selain menjadi penemuan langka, penemuan itu juga sangat beruntung, karena perilaku tidak biasa yang mereka amati dari sistem ini tidak akan terjadi lagi sampai 2067.
Sederhananya, bintang-bintang neutron adalah sisa-sisa padat dari sebuah bintang yang telah meledak dalam supernova, meninggalkan objek padat yang sangat padat yang berputar dengan cepat. Hal ini menyebabkan bintang neutron menghasilkan medan magnet yang kuat yang memusatkan radiasi ke dalam berkas yang rapat, yang tampak seperti mercusuar bila dilihat dari tepi. Ketika balok-balok ini berpotongan dengan Bumi, para astronom dapat mendeteksi pulsa ini di radio dan panjang gelombang lainnya.
Karena umum untuk bintang masif untuk membentuk pasangan biner, tidak mengherankan bahwa beberapa pulsar memiliki pendamping yang mengorbit yang selamat dari mitranya dengan supernova. Juga umum untuk sistem ini memiliki disk puing-puing, yang dipengaruhi oleh pulsar yang berputar cepat. Ketika radiasi bertabrakan dengan puing-puing, ia menciptakan partikel bermuatan yang dapat dipercepat hingga mendekati kecepatan cahaya, menghasilkan sinar gamma energi sangat tinggi (VHE).
Dengan menggunakan empat teleskop 12 m di Observatorium Fred Lawrence Whipple, yang dioperasikan oleh Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), kolaborasi VERITAS mulai melacak apa yang dianggap sebagai sistem pulsar sinar gamma-sinar VHE pada tahun 2016. Sumber ini berlokasi di pembibitan bintang besar sekitar 5000 tahun cahaya dari Bumi ke arah konstelasi Cygnus.
Dengan bantuan tim astronom yang menggunakan dua teleskop Utama Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) 17 m (terletak di Observatorium El Roque de Los Muchachos di Kepulauan Canary), tim menemukan bahwa pulsar memiliki pendamping bintang besar. yang mengorbitnya setiap 50 tahun dalam orbit yang sangat elips. Kedua tim juga menghitung bahwa bintang-bintang akan berada di titik terdekat di orbitnya pada 13 November 2017, dan tidak akan lagi sampai 2067.
Direktur kolaborasi VERITAS sebelumnya telah berpartisipasi dengan para astronom lain untuk memonitor sistem ini sebelum, selama dan setelah pendekatan terdekatnya. Dengan menggunakan empat teleskop Fred Lawrence Whipple Observatory, mereka mendeteksi sinar gamma dari kilatan radiasi Cherenkov yang sangat singkat yang muncul di langit ketika mereka diserap oleh atmosfer Bumi.
Pengamatan awal, yang dilakukan pada tahun 2016, mengungkapkan emisi sinar gamma yang lemah, yang konsisten dengan fakta bahwa sistem biner tertanam dalam pembibitan bintang. "Emisi tingkat rendah dan stabil ini kemungkinan besar berasal dari nebula yang terus didukung oleh pulsar," kata Ralph Bird, seorang peneliti pasca-doktoral di University of California Los Angeles yang memainkan peran utama dalam kampanye VERITAS.
Karena itu para ilmuwan menunggu bintang-bintang mencapai titik terdekat di orbitnya untuk melihat apakah akan ada perubahan. Menurut Alicia López Oramas, seorang peneliti dengan MAGIC di Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), dan salah satu penulis studi yang sesuai, “sistem unik seperti itu diharapkan memancarkan sinar gamma berenergi sangat tinggi selama pendekatan ini. , dan kesempatan ini tidak bisa dilewatkan. "
Pada September, segalanya mulai berubah secara drastis. Sebagai Tyler Williamson, seorang mahasiswa pascasarjana dari Departemen Fisika dan Astronomi Universitas Delaware dan kontributor utama lainnya untuk VERITAS, menunjukkan:
“Fluks sinar gamma yang kami amati pada bulan September dua kali lipat dari nilai sebelumnya. Selama pendekatan terdekat antara bintang dan pulsar, pada November 2017, fluks meningkat 10 kali hanya dalam satu malam. ”
Untuk menjelaskan perilaku ini, tim mencocokkan model teoritis berdasarkan teori terbaru tentang pulsar, disk puing dan emisi yang dihasilkan untuk pengamatan mereka. Ini terbukti tidak berhasil, yang membuat mereka menyimpulkan bahwa revisi signifikan diperlukan, yang mencakup informasi yang lebih baik tentang perjumpaan antara kedua bintang.
Singkatnya, pengamatan lebih lanjut tentang pasangan biner ini diperlukan sebelum pemodelan yang tepat dapat dilakukan. Ini tidak mengherankan karena sistem ini hanya kasus kedua dari sistem pulsar biner yang memamerkan emisi gamma-ray VHE. Namun demikian, pengamatan yang dikumpulkan oleh kedua tim sangat berharga, mengingat bahwa semua penjelasan sebelumnya tentang perilaku binari pulsar gamma-ray VHE adalah spekulasi.
Di tahun-tahun mendatang, para ilmuwan berencana untuk terus mengamati ini dan pulsar lain untuk memantau perilaku eksotis yang berasal dari jenis objek ekstrem ini. Dan jika model yang tepat dapat dikembangkan untuk sistem khusus ini, itu akan sangat berharga bagi para ilmuwan, menawarkan wawasan tentang kelahiran dan evolusi objek kompak - mulai dari pulsar ke sistem lubang hitam biner.
Seperti yang dikatakan Wystan Benbow, ahli astrofisika dengan CfA, “investasi berkelanjutan dalam pengoperasian fasilitas terdepan dan unik seperti VERITAS sangat penting dan akan memastikan peluang lebih lanjut untuk mencapai ilmu transformatif.”
Kolaborasi VERITAS adalah kelompok 80 ilmuwan dari 20 institusi yang berbasis di Amerika Serikat, Kanada, Jerman dan Irlandia. Studi yang menggambarkan temuan mereka baru - baru ini muncul di Internet Surat Jurnal Astrofisika. Observatorium Fred Lawrence Whipple dioperasikan oleh Smithsonian Astrophysical Observatory's (SAO).
