Sebuah simulasi superkomputer menunjukkan kolisi dua bintang netron dapat secara alami menghasilkan struktur magnet yang mentenagai jet partikel kecepatan tinggi berasosiasi denan letupan sinar gamma (GRB) singkat. Studi ini memberikan pandangan paling jelas mengenai kekuatan yang mengendalikan sebagian ledakan paling energetik di alam semesta.
Simulasi canggih dijalankan hampir tujuh minggu di kluster komputer Damiana di Lembaga Albert Einstein (AEI) di Potsdam, Jerman. Ia melacak peristiwa-peristiwa yang terjadi hanya dalam 35 milidetik – sekitar tiga kali lebih cepat dari kedipan mata.
GRB termasuk peristiwa terterang yang diketahui, memancarkan energi sebesar seluruh galaksi kita dalam setahun hanya dalam beberapa detik. Sebagian pancaran ini datang dalam bentuk sinar gamma, bentuk energi tertinggi cahaya.
“Untuk pertama kalinya kami berhasil menjalankan simulasinya melewati penggabungan dan penyatuan lubang hitam,” kata Chryssa Kouveliotou, penulis studi ini dari Pusat Penerbangan Antariksa Marshall NASA di Huntsville, Ala. “Sejauh ini, simulasi ini adalah yang terlama dan hanya pada skala waktu yang cukup panjang medan magnet tumbuh dan mengorganisasi dirinya sendiri dari struktur kacau menjadi sesuatu yang mirip jet.”
GRB yang lebih lama dari dua detik adalah tipe yang paling umum dan diduga dipicu oleh runtuhnya sebuah bintang masif menjadi lubang hitam. Saat materi jatuh ke dalam lubang hitam, sebagiannya membentuk jet dalam arah berlawanan yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Jet-jet ini menembus bintang yang runtuh sepanjang sumbu rotasinya dan menghasilkan ledakan sinar gamma setelah mereka menyatu. Memahami GRB singkat, yang mengabur dengan cepat, terbukti lebih rumit. Ahli astronomi kesulitan mendapatkan posisi yang pasti untuk studi lebih lanjut.
Hal ini mulai berubah tahun 2004, ketika satelit Swift NASA mulai dengan cepat menentukan lokasi letupan dan mengingatkan para astronom kemana mereka harus melihat.
“Selama lebih dari dua dekade, model terdepan GRB singkat adalah penggabungan dua bintang neutron,” kata peneliti Bruno Giacomazzo dari Universitas Maryland dan Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Md. “Hanya sekarang kita dapat menunjukkan kalau penggabungan bintang neutron memang benar menghasilkan medan magnet ultrakuat yang berstruktur seperti jet-jet yang dibutuhkan untuk GRB.”
Sebuah bintang netron adalah inti terkompresi yang tersisa setelah sebuah bintang dengan berat kurang dari sekitar 30 kali massa matahari meledak sebagai supernova. Materinya mencapai kepadatan yang tidak dapat direproduksi di Bumi – satu sendok teh beratnya lebih besar dari Pegunungan Himalaya.
Simulasi berawal dengan sepasang bintang neutron termagnetisasi mengorbit satu sama lain hanya terpisah 18 km. Masing-masing bintang bermassa 1,5 kali massa matahari namun hanya berupa bola berdiameter 27 km namun membangkitkan medan magnet satu triliun kali lebih kuat dari matahari.
Dalam 15 milidetik, kedua bintang neutron bertabrakan, menyatu dan berubah menjadi lubang hitam yang berputar cepat seberat 2,9 kali matahari. Pinggiran lubang hitam, yaitu cakrawala peristiwa, membentang kurang dari 9 km. Pusaran materi superpadat yang kacau dengan suhu melebihi 18 miliar derajat Fahrenheit mengelilingi lubang hitam yang baru lahir. Penyatuan ini memperkuat medan magnet gabungannya, namun juga mengacaknya menjadi terpecah-pecah.
Selama 11 milidetik kemudian, gas yang berpusar mendekati kecepatan cahaya terus memperkuat medan magnet, yang pada akhirnya menjadi seribu kali lebih kuat daripada medan magnet asli bintang neutron. Di saat yang sama, medannya menjadi lebih beraturan dan perlahan membentuk sepasang terowongan berarah keluar sepanjang sumbu rotasi lubang hitam.
Konfigurasi inilah yang dibutuhkan untuk mentenagai jet-jet partikel ultracepat yang menghasilkan letupan sinar gamma singkat. Tidak satupun terowongan magnet terisi dengan materi kecepatan tinggi ketika simulasi berakhir, namun studi sebelumnya telah menunjukkan kalau formasi jet dapat terjadi dalam kondisi ini.
Gambar ini menunjukkan penyatuan dua bintang neutron yang disimulasikan dengan model superkomputer terbaru. Warna merah menunjukkan kepadatan rendah. Pita dan garis hijau dan putih mewakili medan magnet. Bintang-bintang neutron yang saling mengorbit melepaskan energinya dengan cepat lewat gelombang gravitasi dan menyatu setelah sekitar tiga putaran orbit atau kurang dari 8 milidetik. Penyatuan memperkuat dan mengacaukan medan magnet yang menyatu. Sebuah lubang hitam terbentuk dan medan magnet menjadi lebih beraturan, dan akhirnya menghasilkan struktur yang mampu menopang jet-jet yang mentenagai letupan sinar gamma singkat. (Credit: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz and L. Rezzolla)
“Dengan memecahkan persamaan relativitas Einstein dan membiarkan alam menyelesaikannya, kami mengangkat tirai yang menutupi GRB dan mengungkapkan apa yang dapat menjadi mesin pusatnya,” kata Luciano Rezzolla, penulis perdana dari AEI. “Ini adalah hasil yang ditunggu sejak lama. Sekarang terlihat kalau penyatuan bintang neutron tidak dapat dihindari mampu menghasilkan struktur mirip jet dalam medan magnet ultrakuat.”
Studi ini tersedia online dan akan diterbitkan tanggal 1 Mei 2011 pada Astrophysical Journal Letters.
Para peneliti mencatat bukti puncak model penyatuan harus menunggu pendeteksian gelombang gravitasi – gelombang dalam ruang waktu yang diramalkan oleh relativitas. Bintang-bintang neutron yang menyatu diduga menjadi sumber yang besar, sehingga para peneliti juga menghitung sinyal gelombang gravitasi seperti apa yang akan terlihat. Observatorium di penjuru dunia mencari gelombang gravitasi, sejauh ini tanpa hasil karena sinyalnya begitu lemah.
Sumber berita :
NASA/Goddard Space Flight Center.
www.faktailmiah.com
No comments:
Post a Comment