Space Pac-Man: Untuk pertama kalinya mengamati lubang hitam yang melahap bintang neutron

Kaki. © Carl Knox/Ozgraf/Universitas Swinburne

LIGO dan Virgo adalah pendeteksi gelombang gravitasi, yaitu getaran ruang-waktu itu sendiri. Keberadaan gelombang seperti itu telah diprediksi seratus tahun yang lalu oleh teori relativitas umum Albert Einstein. Pada tahun 2016, tim peneliti internasional mengumumkan deteksi pertama gelombang gravitasi oleh kedua detektor.

Gelombang gravitasi disebabkan oleh tumbukan benda-benda yang sangat masif, seperti lubang hitam dan bintang neutron. Dua puluh telah dicatat dalam lima tahun terakhir dari pengamatan gelombang gravitasi. Para ilmuwan dari tim AS LIGO, Virgo Eropa dan KAGRA Jepang baru-baru ini bekerja di “Astrophysical Journal Letters” mengumumkan bahwa dua peristiwa serupa lainnya diamati. Namun, itu berbeda dari pendahulunya.

GW200105 didefinisikan sebagai tumbukan lubang hitam sekitar 8,9 kali massa Matahari dengan bintang neutron bermassa 1,9 kali massa bintang kita. GW200115 adalah tabrakan lubang hitam bermassa 5,7 matahari dengan bintang neutron 1,5 matahari. Tabrakan terjadi masing-masing 900 juta dan 1 miliar tahun yang lalu, dan gelombang gravitasi mencapai kita pada Januari tahun lalu.

Sejak deteksi gelombang gravitasi pertama yang menakjubkan dari penggabungan lubang hitam, GW150914, di mana kami dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 2017, kami telah merekam sinyal dari 50 objek biner kompak, tetapi ini hanya pasangan lubang hitam atau bintang neutron yang bergabung. Penemuan sistem biner bintang neutron dengan lubang hitam yang telah lama ditunggu-tunggu menjelaskan kelahiran, kehidupan dan kematian bintang, serta lingkungan di mana mereka terbentuk – komentar profesor. Dorota Rosińska dari Observatorium Astronomi Universitas Warsawa. Para ilmuwan dari lembaga ini berpartisipasi dalam penelitian.

Lubang hitam menelan bintang neutron utuh

“Tabrakan” bukanlah kata yang baik di sini. Lubang hitam adalah benda yang massanya sangat terkonsentrasi sehingga gaya gravitasi di sekitarnya sangat kuat. Tabrakan itu seperti mengisap bintang neutron di bawah cakrawala lubang hitam.

Ini menjelaskan mengapa teleskop optik dan radio tidak melihat apa-apa. Gaya pasang surut yang kuat di sekitar lubang hitam merobek objek yang mendekat, dan sisa-sisanya perlahan-lahan jatuh ke lubang hitam, menciptakan piringan panas yang bersinar.

Bintang neutron sangat padat sehingga mereka menolak ekspansi ini. Lubang hitam telah menelan segalanya. Para peneliti bercanda bahwa itu mengingatkan pada adegan dari game Pac-Man.

Tabrakan seperti itu sangat jarang terjadi – mereka diperhatikan untuk pertama kalinya. Secara kebetulan, baik dalam sepuluh hari – pertama, kelima, kedua dan pada 10 Januari tahun lalu.

Penggabungan bintang neutron dengan lubang hitam juga bisa menjadi sumber radiasi elektromagnetik, termasuk ledakan sinar gamma berenergi tinggi kurang dari dua detik. Sayangnya, jarak yang jauh ke sumber dan akurasi yang rendah untuk menempatkannya di langit berarti bahwa tidak ada sinyal cahaya yang terkait dengan peristiwa ini – tambah Profesor. Rosinka.

Dalam pandangannya, pengamatan masa depan bintang neutron yang bergabung dengan lubang hitam dapat disertai dengan deteksi radiasi elektromagnetik yang dihasilkan oleh proses ini, yang akan memberi para ilmuwan wawasan tentang gangguan pasang surut bintang neutron oleh lubang hitam. Ini dapat memberikan informasi tentang materi yang sangat padat yang terbuat dari bintang-bintang neutron.

Potongan terakhir dari teka-teki

– Kami sekarang memiliki potongan terakhir dari teka-teki, yaitu pengamatan dikonfirmasi pertama gelombang gravitasi dari tabrakan lubang hitam dan bintang neutron – kata profesor. Susan Scott dari Australian National University dan salah satu penulis penemuan ini.

Analisis gelombang gravitasi sangat kompleks. Lebih dari seribu ilmuwan dari seluruh dunia ambil bagian dalam penemuan ini, termasuk ilmuwan Polandia dari lebih dari selusin universitas dan institut Polandia yang terkait dengan kelompok POLGRAW.

Pengamatan ini menunjukkan bahwa ada sistem biner campuran yang mengandung bintang neutron dan lubang hitam. Sistem seperti itu telah diharapkan dalam banyak skenario, termasuk yang saya dan profesor kembangkan. Belczyński selama lebih dari dua puluh tahun. Penemuan ini mengkonfirmasi prediksi tersebut – komentar A. Tomasz Bulik dari Observatorium Astronomi Universitas Warsawa.

Pada tahun 2017, Kip Thorne, Barry Barish, dan Rainer Weiss dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisika “atas kontribusi signifikan mereka terhadap detektor LIGO dan pengamatan gelombang gravitasi”.

Sumber: CNRSDan Surat Jurnal AstrofisikaDan Universitas Warsawa.