Wow Tabrakan Bintang Neutron Hasilkan Ledakan Kosmik Berbentuk Bola 'Kaya' Warna

Kilonova terjadi ketika sisa-sisa dua bintang masif bertabrakan. Ilustrasi: Albert Sneppen/Reuters

Para astronom telah mengamati apa yang mungkin menjadi "ledakan sempurna", ledakan kolosal dan bulat yang dipicu oleh penggabungan dua sisa bintang yang sangat padat yang disebut bintang neutron sesaat sebelum entitas gabungan itu runtuh untuk membentuk lubang hitam.

Para peneliti pada hari Rabu menggambarkan untuk pertama kalinya kontur jenis ledakan, yang disebut kilonova, yang terjadi ketika bintang-bintang neutron bergabung. Bola api yang berkembang pesat dari materi bercahaya yang mereka detailkan tidak sesuai dengan harapan mereka.

Dua bintang neutron, dengan massa gabungan sekitar 2,7 kali matahari kita, telah mengorbit satu sama lain selama miliaran tahun sebelum bertabrakan dengan kecepatan tinggi dan meledak. Ini terungkap di galaksi yang disebut NGC 4993, sekitar 140-150m tahun cahaya dari Bumi ke arah konstelasi Hydra. Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam setahun, 5,9 triliun mil (9,5 triliun km).

Keberadaan ledakan kilonova diusulkan pada tahun 1974 dan dikonfirmasi pada tahun 2013, tetapi seperti apa bentuknya tidak diketahui sampai yang ini terdeteksi pada tahun 2017 dan dipelajari secara intensif.

“Ini adalah ledakan sempurna dalam beberapa cara. Itu indah, baik secara estetis, dalam kesederhanaan bentuk, dan signifikansi fisiknya,” kata ahli astrofisika Albert Sneppen dari Cosmic Dawn Center di Kopenhagen, penulis utama penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature.

“Secara estetis, warna yang dipancarkan kilonova secara harfiah terlihat seperti matahari – kecuali, tentu saja, beberapa ratus juta kali lebih besar di area permukaan. Secara fisik, ledakan bola ini mengandung fisika luar biasa yang menjadi inti dari penggabungan ini,” tambah Sneppen.

Para peneliti memperkirakan ledakan itu mungkin terlihat seperti piringan pipih – panekuk kosmik kolosal bercahaya, mungkin dengan semburan material yang mengalir keluar darinya.

“Sejujurnya, kami benar-benar akan kembali ke papan gambar dengan ini,” kata astrofisikawan Cosmic Dawn Center dan rekan penulis studi Darach Watson.

“Mengingat sifat ekstrim dari kondisi fisik – jauh lebih ekstrim dari ledakan nuklir, misalnya, dengan kerapatan lebih besar dari inti atom, suhu miliaran derajat dan medan magnet yang cukup kuat untuk mendistorsi bentuk atom – mungkin ada fisika fundamental di sini yang belum kami pahami,” tambah Watson.

Kilonova dipelajari menggunakan Very Large Telescope yang berbasis di European Southern Observatory.

Kedua bintang neutron tersebut memulai hidup mereka sebagai bintang normal masif dalam sistem dua bintang yang disebut biner. Masing-masing meledak dan runtuh setelah kehabisan bahan bakar, meninggalkan inti kecil dan padat dengan diameter sekitar 12 mil (20 km) tetapi memiliki massa lebih besar dari matahari.

Secara bertahap, mereka semakin dekat satu sama lain, mengorbit dengan cepat. Masing-masing direntangkan dan ditarik terpisah pada detik-detik terakhir sebelum penggabungan karena kekuatan medan gravitasi satu sama lain. Bagian dalam mereka bertabrakan sekitar 25% dari kecepatan cahaya, menciptakan medan magnet paling kuat di alam semesta. Ledakan itu melepaskan luminositas sekitar satu miliar matahari selama beberapa hari.

Keduanya secara singkat membentuk satu bintang neutron masif yang kemudian runtuh membentuk lubang hitam, objek yang lebih padat dengan gravitasi yang sangat kuat sehingga cahaya pun tidak dapat lepas.

Sementara itu, bagian luar bintang neutron terbentang menjadi pita panjang, dengan beberapa material terlempar ke luar angkasa. Selama proses tersebut, kepadatan dan suhu sangat tinggi sehingga unsur-unsur berat ditempa, termasuk emas, platina, arsenik, uranium, dan yodium.

Para peneliti menawarkan beberapa hipotesis untuk menjelaskan bentuk bola ledakan, termasuk energi yang dilepaskan dari medan magnet besar bintang neutron tunggal berumur pendek atau peran partikel misterius yang disebut neutrino.

“Ini pada dasarnya mencengangkan, dan merupakan tantangan yang menarik bagi ahli teori dan simulasi numerik mana pun,” kata Sneppen.