menemukan catatan pulsar

Pasangan bintang-bintang neutron yang paling kaya mengorbit berpisah

Suatu kelangkaan sejati: melacak sepasang bintang neutron. © Penn State (diubah)
membacakan

Tarian bintang mati: Para astronom telah melacak pasangan bintang neutron yang paling masif - dan satu-satunya bintang neutron ganda ke-15 yang pernah ada. Temuan langka ini dimungkinkan oleh teleskop radio Arecibo dan jaringan Kedua peninggalan bintang berjarak sekitar 25.000 tahun cahaya dari kita dan melingkari dengan cermat. Setidaknya satu dari mereka juga merupakan pulsar yang kuat, seperti yang dilaporkan para peneliti di Astrophysical Journal.

Bintang neutron adalah peninggalan bintang masif setelah supernova. Di dalamnya, materi dalam bentuk neutron dikompresi sedemikian rupa sehingga massa matahari dalam diameter beberapa kilometer cocok. Selain itu, peninggalan bintang ini memiliki medan magnet yang kuat dan memancarkan sinar radio yang sangat terfokus - mereka pulsar. Sebagian besar bintang neutron muncul secara individual, jarang dalam perkawinan dengan adegan lain atau peninggalan bintang.

Jarang, tetapi sangat menarik

Sangat jarang adalah bintang neutron ganda - pasangan dua bintang neutron yang mengorbit. Hanya 14 sistem seperti itu yang sebelumnya diketahui. "Sistem bintang neutron ganda yang langka ini adalah laboratorium unik untuk fisika fundamental, memungkinkan pengukuran yang tidak dapat dilakukan di laboratorium terestrial apa pun, " jelas Bruce Allen dari Institut Max Planck untuk Fisika Gravitasi di Hanover.

Hal yang menarik tentang pasangan seperti itu: ketika mereka mengorbit di sekitar, mereka kehilangan energi dalam bentuk gelombang gravitasi - dan Anda sudah mencari mereka. Tabrakan bintang neutron pada pasangan demikian pada gilirannya telah lama dianggap sebagai kemungkinan penyebab semburan sinar gamma, juga dapatkah unsur emas dari tabrakan tersebut berasal.

Orbit dari sistem bintang neutron ganda PSR J1913 + 1102. Sebagai perbandingan, ukuran matahari. © Paulo Freire / MPIfR

Lebih berat dari pasangan lainnya

Sekarang Allen dan rekan-rekannya telah menemukan pasangan bintang neutron ke-15 dan ini masih memecahkan rekor. Untuk dua peninggalan bintang memiliki massa total 2, 88 massa matahari lebih dari sistem bintang neutron ganda yang dikenal. Pasangan rekaman PSR J1913 + 1102 berjarak sekitar 25.000 tahun cahaya dari Bumi. Kedua bintang neutron saling mengorbit hanya dalam waktu kurang dari lima jam pada orbit yang sedikit elips. pameran

Dengan diameter hanya 20 kilometer, masing-masing dari dua pasangan menggabungkan lebih banyak massa daripada matahari kita. Setidaknya satu dari dua bintang neutron juga merupakan radio pulsar yang kuat, seperti yang dilaporkan para astronom. Apakah pasangan itu pulsar, masih belum jelas. Karena tidak mendeteksi radiasi radio darinya, tetapi mungkin saja berkas yang dibundel itu tidak mengenai bumi.

Ilmu Citizen membantu dengan penemuan

Namun, sinar radio yang kuat dari satu pasangan cukup untuk mengarah pada penemuan sistem. Karena sinyal radio dari bintang neutron ditangkap oleh teleskop radio Arecibo di Puerto Rico. Data-datanya dianalisis dalam proyek di jaringan komputer, laptop, dan telepon pintar lebih dari 40.000 kontributor. Total daya komputasi dari proyek Citizen Science ini adalah 1, 7 petaflops per detik, menjadikannya salah satu dari 60 superkomputer paling kuat di dunia.

Pulsar PSR J1913 + 1102 ditemukan sebagai bagian dari proyek . Sinyal itu diidentifikasi oleh komputer dari dua peserta, Uwe Tittmar dari Jerman dan Gerald Schrader dari Amerika Serikat. MPI Fisika Gravitasi / B. Knispel, NASA

Evaluasi dengan bantuan tidak hanya memungkinkan ditemukannya pasangan bintang neutron yang tidak biasa, tetapi juga memberi banyak pada "hubungan pasangan" mereka: Dengan demikian, perlambatan yang sangat kecil menghilang rotasi medan magnet pulsar beberapa miliar kali lebih kuat daripada bumi kita. Ini banyak, tetapi nilai yang relatif lemah untuk bintang neutron, seperti yang dijelaskan para peneliti. Mereka menyimpulkan bahwa pulsar dulu pasti mencuri barang dari mitranya.

Teori Einstein beraksi

Para astronom dalam sistem biner ini juga telah menunjukkan efek langsung dari teori relativitas umum Einstein. Pasalnya, orbit benda elips serasa dari waktu ke waktu di sekitar pusat massa yang sama dengan bagaimana telur Merkuri mengelilingi matahari.

Einstein adalah yang pertama kali menyadari bahwa efek ini, yang disebut pergeseran periastron relativistik, semakin cepat semakin cepat semakin besar suatu sistem. Dan memang, orbit PSR J1913 + 1102 bergeser 5, 6 derajat per tahun, para peneliti mengamati. Ini 47.000 kali lebih cepat daripada sistem Mercury-Sun yang jauh lebih ringan, karena orbit Merkurius hanya berputar pada 0, 0001 derajat per tahun.

Sumber gelombang gravitasi

Dan prediksi lain oleh Einstein dapat membuktikan dua bintang neutron: gelombang gravitasi yang berasal dari sistem tersebut. Bahkan ketika mereka mengorbit, raksasa massa seperti itu menyebabkan riak ruang-waktu seperti itu. Tetapi guncangan ruang-waktu menjadi lebih kuat ketika mereka bertabrakan. Para peneliti dari kolaborasi LIGO berharap dapat mendeteksi gelombang gravitasi yang berasal dari bintang-bintang neutron dalam beberapa bulan mendatang juga.

"Deteksi sistem bintang neutron ganda yang mirip dengan J1913 + 1102 penting untuk penelitian di bidang gelombang gravitasi, " jelas Michael Kramer dari Institut Max Planck untuk Radio Astronomi di Bonn. "Ini membantu kita lebih memahami kerangka waktu tentang bagaimana sistem tersebut bergabung dan seberapa sering kita dapat mendeteksi sinyal dari bertabrakan bintang neutron di masa depan menggunakan Advanced LIGO." (The Astrophysical Journal, 2016; doi: 10.3847 / 0004-637X / 831/2/150)

(Institut Max Planck untuk Astronomi Radio, 09.12.2016 - NPO)