Kevin Gill / flickr.com
Ahli astrofisika Jerman telah mengklarifikasi kemungkinan massa maksimum sebuah bintang neutron, berdasarkan hasil pengukuran gelombang gravitasi dan radiasi elektromagnetik dari. Ternyata massa bintang neutron yang tidak berputar tidak boleh lebih dari 2,16 massa matahari, menurut sebuah artikel yang diterbitkan di Surat Jurnal Astrofisika.
Bintang neutron adalah bintang kompak ultra-padat yang terbentuk selama ledakan supernova. Jari-jari bintang neutron tidak melebihi beberapa puluh kilometer, dan massanya dapat sebanding dengan massa Matahari, yang menyebabkan kepadatan materi bintang sangat besar (sekitar 10 17 kilogram per meter kubik). Pada saat yang sama, massa bintang neutron tidak boleh melebihi batas tertentu - benda dengan massa besar runtuh ke dalam lubang hitam di bawah pengaruh gravitasinya sendiri.
Menurut berbagai perkiraan, batas atas massa bintang neutron terletak pada kisaran dua hingga tiga massa matahari dan bergantung pada persamaan wujud materi, serta kecepatan rotasi bintang. Bergantung pada kepadatan dan massa bintang, para ilmuwan membedakan beberapa jenis bintang; diagram skematik ditunjukkan pada gambar. Pertama, bintang yang tidak berotasi tidak boleh memiliki massa lebih besar dari M TOV (wilayah putih). Kedua, ketika sebuah bintang berputar dengan kecepatan konstan, massanya bisa kurang dari M TOV (wilayah hijau muda) atau lebih (hijau terang), namun tetap tidak boleh melebihi batas lain, M maks. Terakhir, bintang neutron dengan laju rotasi variabel secara teoritis dapat memiliki massa yang berubah-ubah (daerah merah dengan kecerahan berbeda). Namun, Anda harus selalu ingat bahwa kepadatan bintang yang berotasi tidak boleh lebih besar dari nilai tertentu, jika tidak, bintang tersebut akan tetap runtuh ke dalam lubang hitam (garis vertikal pada diagram memisahkan solusi stabil dari solusi tidak stabil).
Diagram berbagai jenis bintang neutron berdasarkan massa dan kepadatannya. Tanda silang menandai parameter objek yang terbentuk setelah penggabungan bintang-bintang sistem biner, garis putus-putus menunjukkan salah satu dari dua opsi untuk evolusi objek
L.Rezzolla dkk. / Jurnal Astrofisika
Sebuah tim astrofisikawan yang dipimpin oleh Luciano Rezzolla telah menetapkan batas baru yang lebih tepat pada kemungkinan massa maksimum bintang neutron yang tidak berotasi, M TOV. Dalam karyanya, para ilmuwan menggunakan data dari penelitian sebelumnya tentang proses yang terjadi dalam sistem penggabungan dua bintang neutron dan menyebabkan emisi gelombang gravitasi (peristiwa GW170817) dan elektromagnetik (GRB 170817A). Registrasi gelombang-gelombang ini secara simultan ternyata merupakan peristiwa yang sangat penting bagi sains; Anda dapat membaca lebih lanjut tentangnya di materi kami dan di materi.
Dari karya-karya astrofisikawan sebelumnya, setelah penggabungan bintang-bintang neutron, terbentuklah bintang neutron hipermasif (yaitu massanya M > M max), yang kemudian berkembang menurut salah satu dari dua kemungkinan skenario dan setelah periode singkat. waktu berubah menjadi lubang hitam (garis putus-putus pada diagram). Pengamatan komponen elektromagnetik dari radiasi bintang menunjukkan skenario pertama, di mana massa baryonik bintang pada dasarnya tetap konstan dan massa gravitasi berkurang relatif lambat akibat emisi gelombang gravitasi. Di sisi lain, ledakan sinar gamma dari sistem tiba hampir bersamaan dengan gelombang gravitasi (hanya 1,7 detik kemudian), yang berarti titik transformasi menjadi lubang hitam seharusnya mendekati M max.
Oleh karena itu, jika kita menelusuri evolusi bintang neutron hipermasif kembali ke keadaan awal, yang parameternya dihitung dengan akurasi yang baik pada penelitian sebelumnya, kita dapat menemukan nilai M max yang menarik bagi kita. Mengetahui M max, tidak sulit mencari M TOV, karena kedua massa ini berhubungan dengan relasi M max ≈ 1,2 M TOV. Dalam artikel ini, ahli astrofisika melakukan perhitungan tersebut menggunakan apa yang disebut “hubungan universal”, yang menghubungkan parameter bintang neutron dengan massa berbeda dan tidak bergantung pada jenis persamaan keadaan materinya. Penulis menekankan bahwa perhitungannya hanya menggunakan asumsi sederhana dan tidak mengandalkan simulasi numerik. Hasil akhir untuk massa maksimum yang mungkin adalah antara 2,01 dan 2,16 massa matahari. Batas bawahnya sebelumnya diperoleh dari pengamatan pulsar masif dalam sistem biner - sederhananya, massa maksimumnya tidak boleh kurang dari 2,01 massa matahari, karena para astronom sebenarnya telah mengamati bintang neutron dengan massa sebesar itu.
Sebelumnya kami telah menulis tentang bagaimana astrofisikawan menggunakan simulasi komputer untuk memperkirakan massa dan jari-jari bintang neutron, yang penggabungannya menyebabkan peristiwa GW170817 dan GRB 170817A.
Dmitry Trunin
Tanggal 27 Desember 2004, semburan sinar gamma tiba di tata surya kita dari SGR 1806-20 (digambarkan dalam kesan seniman). Ledakannya begitu dahsyat hingga mempengaruhi atmosfer bumi pada jarak lebih dari 50.000 tahun cahaya
Bintang neutron adalah benda kosmik, yang merupakan salah satu kemungkinan hasil evolusi, yang sebagian besar terdiri dari inti neutron yang ditutupi kerak materi yang relatif tipis (∼1 km) dalam bentuk inti atom berat dan elektron. Massa bintang neutron sebanding dengan massa bintang neutron, tetapi radius tipikal bintang neutron hanya 10-20 kilometer. Oleh karena itu, massa jenis rata-rata zat suatu benda beberapa kali lebih tinggi daripada massa jenis inti atom (yang untuk inti atom berat rata-rata 2,8·10 17 kg/m³). Kompresi gravitasi lebih lanjut dari bintang neutron dicegah oleh tekanan materi nuklir yang timbul akibat interaksi neutron.
Banyak bintang neutron memiliki kecepatan rotasi yang sangat tinggi, hingga seribu putaran per detik. Bintang neutron muncul dari ledakan bintang.
Massa sebagian besar bintang neutron dengan massa yang diukur secara andal adalah 1,3-1,5 massa matahari, yang mendekati batas Chandrasekhar. Secara teori, bintang neutron dengan massa 0,1 hingga sekitar 2,5 massa matahari dapat diterima, namun nilai massa batas atas saat ini diketahui dengan sangat tidak akurat. Bintang neutron paling masif yang diketahui adalah Vela X-1 (dengan massa setidaknya 1,88±0,13 massa matahari pada tingkat 1σ, yang sesuai dengan tingkat signifikansi α≈34%), PSR J1614-2230ruen (dengan perkiraan massa sebesar 1,97 ±0,04 solar), dan PSR J0348+0432ruen (dengan perkiraan massa 2,01±0,04 solar). Gravitasi pada bintang neutron diimbangi oleh tekanan gas neutron yang mengalami degenerasi, nilai maksimum massa bintang neutron ditentukan oleh batas Oppenheimer-Volkoff, yang nilai numeriknya bergantung pada persamaan keadaan (yang masih kurang diketahui). materi di inti bintang. Ada premis teoritis bahwa dengan peningkatan kepadatan yang lebih besar, degenerasi bintang neutron menjadi quark mungkin terjadi.
Struktur bintang neutron.
Medan magnet di permukaan bintang neutron mencapai nilai 10 12 -10 13 G (sebagai perbandingan, Bumi memiliki sekitar 1 G), proses di magnetosfer bintang neutronlah yang bertanggung jawab atas emisi radio pulsar . Sejak tahun 1990-an, beberapa bintang neutron telah diidentifikasi sebagai magnetar - bintang dengan medan magnet orde 10 14 G dan lebih tinggi. Medan magnet seperti itu (melebihi nilai "kritis" 4,414 10 13 G, di mana energi interaksi elektron dengan medan magnet melebihi energi diamnya mec²) memperkenalkan fisika baru secara kualitatif, karena efek relativistik spesifik, polarisasi vakum fisik , dll. menjadi signifikan.
Pada tahun 2012, sekitar 2000 bintang neutron telah ditemukan. Sekitar 90% dari mereka masih lajang. Secara total, ada 10 8 -10 9 bintang neutron di bintang kita, yaitu sekitar satu per seribu bintang biasa. Bintang neutron dicirikan oleh kecepatan tinggi (biasanya ratusan km/s). Akibat pertambahan materi awan, bintang neutron dalam situasi ini dapat terlihat dalam rentang spektral yang berbeda, termasuk rentang optik, yang menyumbang sekitar 0,003% energi yang dipancarkan (sesuai dengan magnitudo 10).
Pembelokan cahaya secara gravitasi (karena pembelokan cahaya relativistik, lebih dari separuh permukaan terlihat)
Bintang neutron adalah salah satu dari sedikit kelas objek kosmik yang secara teoritis telah diprediksi sebelum ditemukan oleh pengamat.
Pada tahun 1933, astronom Walter Baade dan Fritz Zwicky menyatakan bahwa bintang neutron dapat terbentuk akibat ledakan supernova. Perhitungan teoritis saat itu menunjukkan bahwa radiasi bintang neutron terlalu lemah untuk dideteksi. Ketertarikan terhadap bintang neutron meningkat pada tahun 1960-an, ketika astronomi sinar-X mulai berkembang, karena teori memperkirakan bahwa radiasi termal maksimumnya akan terjadi di wilayah sinar-X lembut. Namun, secara tak terduga mereka ditemukan dalam pengamatan radio. Pada tahun 1967, Jocelyn Bell, mahasiswa pascasarjana E. Huish, menemukan benda yang memancarkan gelombang radio secara teratur. Fenomena ini dijelaskan oleh sempitnya arah pancaran radio dari objek yang berputar cepat - semacam “suar radio kosmik”. Tapi bintang biasa mana pun akan runtuh dengan kecepatan rotasi tinggi. Hanya bintang neutron yang cocok untuk peran suar tersebut. Pulsar PSR B1919+21 diyakini sebagai bintang neutron pertama yang ditemukan.
Interaksi bintang neutron dengan materi di sekitarnya ditentukan oleh dua parameter utama dan, sebagai konsekuensinya, manifestasinya yang dapat diamati: periode (kecepatan) rotasi dan besarnya medan magnet. Seiring waktu, bintang menghabiskan energi rotasinya dan rotasinya melambat. Medan magnet juga melemah. Oleh karena itu, bintang neutron dapat mengubah tipenya selama hidupnya. Di bawah ini adalah tata nama bintang neutron dalam urutan kecepatan rotasi, menurut monografi V.M. Lipunova. Karena teori magnetosfer pulsar masih berkembang, terdapat model teoritis alternatif.
Medan magnet yang kuat dan periode rotasi yang pendek. Dalam model magnetosfer yang paling sederhana, medan magnet berputar secara solid, yaitu dengan kecepatan sudut yang sama dengan tubuh bintang neutron. Pada radius tertentu, kecepatan rotasi linier medan mendekati kecepatan cahaya. Jari-jari ini disebut "jari-jari silinder ringan". Di luar radius ini, medan dipol biasa tidak akan ada, sehingga garis kuat medan putus pada titik ini. Partikel bermuatan yang bergerak sepanjang garis medan magnet dapat meninggalkan bintang neutron melalui tebing tersebut dan terbang ke ruang antarbintang. Bintang neutron jenis ini “mengeluarkan” (dari bahasa Prancis éjecter - untuk mengeluarkan, mendorong keluar) partikel bermuatan relativistik yang dipancarkan dalam jangkauan radio. Ejektor diamati sebagai pulsar radio.
Baling-baling
Kecepatan rotasinya tidak lagi cukup untuk mengeluarkan partikel, sehingga bintang seperti itu tidak bisa menjadi pulsar radio. Namun kecepatan rotasinya masih tinggi, dan materi di sekitar bintang neutron yang ditangkap oleh medan magnet tidak dapat jatuh, sehingga tidak terjadi pertambahan materi. Bintang neutron jenis ini hampir tidak memiliki manifestasi yang dapat diamati dan kurang dipelajari.
Accrector (pulsar sinar-X)
Kecepatan rotasi dikurangi sedemikian rupa sehingga tidak ada yang dapat mencegah materi jatuh ke bintang neutron tersebut. Materi yang jatuh, yang sudah berbentuk plasma, bergerak sepanjang garis medan magnet dan menghantam permukaan padat tubuh bintang neutron di wilayah kutubnya, memanas hingga puluhan juta derajat. Materi yang dipanaskan hingga suhu tinggi bersinar terang dalam rentang sinar-X. Wilayah terjadinya tumbukan materi yang jatuh dengan permukaan tubuh bintang neutron sangat kecil - hanya sekitar 100 meter. Karena rotasi bintang, titik panas ini secara berkala menghilang dari pandangan, dan denyut radiasi sinar-X yang teratur diamati. Benda-benda seperti itu disebut pulsar sinar-X.
Georotator
Kecepatan rotasi bintang neutron tersebut rendah dan tidak mencegah akresi. Namun dimensi magnetosfer sedemikian rupa sehingga plasma terhenti oleh medan magnet sebelum ditangkap oleh gravitasi. Mekanisme serupa terjadi di magnetosfer bumi, itulah sebabnya bintang neutron jenis ini mendapatkan namanya.
magnetar
Bintang neutron dengan medan magnet yang sangat kuat (hingga 10 11 T). Keberadaan magnetar secara teoretis telah diprediksi pada tahun 1992, dan bukti pertama keberadaan magnetar diperoleh pada tahun 1998 ketika mengamati ledakan kuat sinar gamma dan radiasi sinar-X dari sumber SGR 1900+14 di konstelasi Aquila. Masa hidup magnetar adalah sekitar 1.000.000 tahun. Magnetar memiliki medan magnet terkuat di .
Magnetar adalah jenis bintang neutron yang jarang dipelajari karena hanya sedikit yang berada cukup dekat dengan Bumi. Magnetar berdiameter sekitar 20-30 km, namun sebagian besar memiliki massa lebih besar dari massa Matahari. Magnetar sangat terkompresi sehingga sebutir materinya akan memiliki berat lebih dari 100 juta ton. Sebagian besar magnetar yang diketahui berputar sangat cepat, setidaknya beberapa putaran pada porosnya per detik. Diamati pada radiasi gamma yang dekat dengan sinar-X, tidak memancarkan emisi radio. Siklus hidup magnetar cukup singkat. Medan magnetnya yang kuat menghilang setelah sekitar 10.000 tahun, setelah itu aktivitas dan emisi sinar-X berhenti. Menurut salah satu asumsi, hingga 30 juta magnetar bisa saja terbentuk di galaksi kita selama keberadaannya. Magnetar terbentuk dari bintang masif dengan massa awal sekitar 40 M☉.
Guncangan yang ditimbulkan pada permukaan magnetar menyebabkan getaran yang sangat besar pada bintang; Fluktuasi medan magnet yang menyertainya sering kali menyebabkan semburan besar sinar gamma, yang terekam di Bumi pada tahun 1979, 1998, dan 2004.
Pada Mei 2007, dua belas magnetar telah diketahui, dengan tiga kandidat lagi menunggu konfirmasi. Contoh magnetar yang diketahui:
SGR 1806-20, terletak 50.000 tahun cahaya dari Bumi di seberang galaksi Bima Sakti kita di konstelasi Sagitarius.
SGR 1900+14, berjarak 20.000 tahun cahaya, terletak di konstelasi Aquila. Setelah emisi rendah dalam jangka waktu yang lama (ledakan signifikan hanya terjadi pada tahun 1979 dan 1993), ia menjadi aktif pada bulan Mei-Agustus 1998, dan ledakan yang terdeteksi pada tanggal 27 Agustus 1998 memiliki kekuatan yang cukup untuk memaksa pesawat ruang angkasa NEAR Shoemaker ditutup. untuk mencegah kerusakan. Pada tanggal 29 Mei 2008, teleskop Spitzer NASA menemukan cincin materi di sekitar magnetar ini. Cincin ini diyakini terbentuk dari ledakan yang diamati pada tahun 1998.
1E 1048.1-5937 adalah pulsar sinar-X anomali yang terletak 9000 tahun cahaya di konstelasi Carina. Bintang tempat terbentuknya magnetar memiliki massa 30-40 kali lebih besar dari Matahari.
Daftar lengkap diberikan dalam katalog magnetar.
Pada September 2008, ESO melaporkan identifikasi objek yang awalnya dianggap magnetar, SWIFT J195509+261406; itu awalnya diidentifikasi oleh semburan sinar gamma (GRB 070610)
Bintang dengan massa 1,5-3 kali lebih besar dari Matahari tidak akan mampu menghentikan kontraksinya pada tahap katai putih di akhir hidupnya. Gaya gravitasi yang kuat akan memampatkannya hingga kepadatan sedemikian rupa sehingga materi akan “netralisasi”: interaksi elektron dengan proton akan mengarah pada fakta bahwa hampir seluruh massa bintang akan terkandung dalam neutron. Terbentuk bintang neutron. Bintang paling masif bisa menjadi bintang neutron setelah meledak sebagai supernova.Konsep bintang neutron
Konsep bintang neutron bukanlah hal baru: dugaan pertama tentang kemungkinan keberadaannya dibuat oleh astronom berbakat Fritz Zwicky dan Walter Baarde dari California pada tahun 1934. (Agak awal tahun 1932, kemungkinan keberadaan bintang neutron telah diprediksi oleh ilmuwan terkenal Soviet L.D. Landau.) Pada akhir tahun 30-an, bintang ini menjadi subjek penelitian ilmuwan Amerika lainnya Oppenheimer dan Volkov. Ketertarikan para fisikawan ini terhadap masalah ini disebabkan oleh keinginan untuk menentukan tahap akhir evolusi bintang berkontraksi masif. Karena peran dan pentingnya supernova ditemukan pada waktu yang hampir bersamaan, ada dugaan bahwa bintang neutron tersebut mungkin merupakan sisa ledakan supernova. Sayangnya, dengan pecahnya Perang Dunia II, perhatian para ilmuwan beralih ke kebutuhan militer dan studi rinci tentang benda-benda baru dan sangat misterius ini terhenti. Kemudian, pada tahun 50-an, studi tentang bintang neutron dilanjutkan kembali secara teoritis untuk mengetahui apakah ada kaitannya dengan masalah lahirnya unsur kimia di wilayah pusat bintang.tetap menjadi satu-satunya objek astrofisika yang keberadaan dan sifat-sifatnya telah diprediksi jauh sebelum penemuannya.
Pada awal tahun 1960-an, penemuan sumber sinar-X kosmik memberikan dorongan besar bagi mereka yang selama ini mempertimbangkan bintang neutron sebagai sumber sinar-X angkasa. Pada akhir tahun 1967 Kelas baru benda langit ditemukan - pulsar, yang membuat para ilmuwan bingung. Penemuan ini merupakan perkembangan terpenting dalam studi bintang neutron, karena kembali menimbulkan pertanyaan tentang asal usul radiasi sinar-X kosmik. Berbicara tentang bintang neutron, harus diingat bahwa karakteristik fisiknya ditetapkan secara teoritis dan sangat hipotetis, karena kondisi fisik yang ada di benda-benda tersebut tidak dapat direproduksi dalam eksperimen laboratorium.
Sifat-sifat bintang neutron
Gaya gravitasi mempunyai pengaruh yang menentukan terhadap sifat-sifat bintang neutron. Menurut berbagai perkiraan, diameter bintang neutron adalah 10-200 km. Dan volume ini, yang tidak signifikan dalam istilah kosmik, “diisi” dengan sejumlah materi yang dapat membentuk benda angkasa seperti Matahari, dengan diameter sekitar 1,5 juta km, dan massa hampir sepertiga juta kali lebih berat. daripada Bumi! Konsekuensi alami dari konsentrasi materi ini adalah kepadatan bintang neutron yang sangat tinggi. Faktanya, ternyata sangat padat bahkan bisa menjadi padat. Gravitasi bintang neutron begitu besar sehingga berat seseorang di sana akan mencapai sekitar satu juta ton. Perhitungan menunjukkan bahwa bintang neutron memiliki daya magnet yang tinggi. Diperkirakan medan magnet bintang neutron bisa mencapai 1 juta. juta gauss, sedangkan di Bumi adalah 1 gauss. Jari-jari bintang neutron diasumsikan berjarak sekitar 15 km, dan massanya sekitar 0,6 - 0,7 massa matahari. Lapisan terluarnya adalah magnetosfer, terdiri dari elektron yang dijernihkan dan plasma nuklir, yang ditembus oleh medan magnet kuat bintang. Dari sinilah sinyal radio yang menjadi ciri khas pulsar berasal. Partikel bermuatan ultracepat, bergerak dalam spiral sepanjang garis medan magnet, menimbulkan berbagai jenis radiasi. Dalam beberapa kasus, radiasi terjadi dalam jangkauan radio spektrum elektromagnetik, di kasus lain - radiasi pada frekuensi tinggi.Kepadatan bintang neutron
Hampir tepat di bawah magnetosfer, massa jenis zat mencapai 1 t/cm3, yaitu 100.000 kali lebih besar dari massa jenis besi. Lapisan selanjutnya setelah lapisan luar mempunyai ciri-ciri logam. Lapisan zat “superkeras” ini berbentuk kristal. Kristal terdiri dari inti atom dengan massa atom 26 - 39 dan 58 - 133. Kristal ini sangat kecil: untuk menempuh jarak 1 cm, sekitar 10 miliar kristal perlu disusun dalam satu garis. Massa jenis pada lapisan ini 1 juta kali lebih tinggi dibandingkan lapisan luar, atau 400 miliar kali lebih tinggi dibandingkan massa jenis besi.Bergerak lebih jauh menuju pusat bintang, kita melintasi lapisan ketiga. Ini mencakup wilayah inti berat seperti kadmium, tetapi juga kaya akan neutron dan elektron. Kepadatan lapisan ketiga 1.000 kali lebih besar dari lapisan sebelumnya. Menembus lebih dalam ke bintang neutron, kita mencapai lapisan keempat, dan kepadatannya sedikit meningkat - sekitar lima kali lipat. Namun, pada kepadatan seperti itu, inti atom tidak dapat lagi mempertahankan integritas fisiknya: inti atom membusuk menjadi neutron, proton, dan elektron. Sebagian besar materinya berbentuk neutron. Ada 8 neutron untuk setiap elektron dan proton. Lapisan ini pada dasarnya dapat dianggap sebagai cairan neutron yang “terkontaminasi” dengan elektron dan proton. Di bawah lapisan ini terdapat inti bintang neutron. Di sini kepadatannya kira-kira 1,5 kali lebih besar dibandingkan di lapisan atasnya. Namun, peningkatan kepadatan sekecil itu pun menyebabkan fakta bahwa partikel-partikel di inti bergerak jauh lebih cepat daripada di lapisan lainnya. Energi kinetik pergerakan neutron yang bercampur dengan sejumlah kecil proton dan elektron begitu besar sehingga tumbukan partikel tidak lenting terus menerus terjadi. Dalam proses tumbukan, semua partikel dan resonansi yang dikenal dalam fisika nuklir lahir, yang jumlahnya lebih dari seribu. Kemungkinan besar, ada sejumlah besar partikel yang belum kita ketahui.
Suhu bintang neutron
Suhu bintang neutron relatif tinggi. Hal ini sudah diduga mengingat bagaimana hal tersebut muncul. Selama 10 - 100 ribu tahun pertama keberadaan bintang, suhu inti menurun hingga beberapa ratus juta derajat. Kemudian fase baru dimulai ketika suhu inti bintang perlahan menurun akibat pancaran radiasi elektromagnetik.Sisa supernova Corma-A yang memiliki bintang neutron di pusatnya
Bintang neutron adalah sisa-sisa bintang masif yang telah mencapai akhir jalur evolusinya dalam ruang dan waktu.
Objek menarik ini lahir dari raksasa yang dulunya berukuran empat hingga delapan kali lebih besar dari Matahari kita. Hal ini terjadi pada ledakan supernova.
Setelah ledakan seperti itu, lapisan luarnya terlempar ke luar angkasa, intinya tetap ada, tetapi tidak lagi mampu mendukung fusi nuklir. Tanpa tekanan eksternal dari lapisan di atasnya, ia akan runtuh dan berkontraksi secara dahsyat.
Meskipun diameternya kecil - sekitar 20 km, bintang neutron memiliki massa 1,5 kali lebih besar dari Matahari kita. Jadi, mereka sangat padat.
Sesendok kecil materi bintang di Bumi akan memiliki berat sekitar seratus juta ton. Di dalamnya, proton dan elektron bergabung membentuk neutron - suatu proses yang disebut neutronisasi.
Menggabungkan
Komposisinya tidak diketahui; diasumsikan bahwa mereka mungkin terdiri dari cairan neutron superfluida. Mereka mempunyai tarikan gravitasi yang sangat kuat, jauh lebih besar daripada tarikan gravitasi Bumi atau bahkan Matahari. Gaya gravitasi ini sangat mengesankan karena ukurannya yang kecil.
Semuanya berputar pada suatu poros. Selama kompresi, momentum sudut rotasi dipertahankan, dan dengan mengecilnya ukuran, kecepatan rotasi meningkat.
Karena kecepatan rotasi yang sangat besar, permukaan luar, yang merupakan “kerak” padat, secara berkala retak dan terjadi “gempa bintang”, yang memperlambat kecepatan rotasi dan membuang energi “berlebih” ke luar angkasa.
Tekanan luar biasa yang ada di inti bumi mungkin mirip dengan tekanan yang terjadi pada saat terjadinya Big Bang, namun sayangnya tekanan tersebut tidak dapat disimulasikan di Bumi. Oleh karena itu, objek-objek ini adalah laboratorium alami yang ideal di mana kita dapat mengamati energi yang tidak tersedia di Bumi.
Pulsar radio
Radio ulsar ditemukan pada akhir tahun 1967 oleh mahasiswa pascasarjana Jocelyn Bell Burnell sebagai sumber radio yang berdenyut pada frekuensi konstan.
Radiasi yang dipancarkan bintang terlihat sebagai sumber radiasi yang berdenyut atau pulsar.
Representasi skema rotasi bintang neutron
Pulsar radio (atau hanya pulsar) adalah bintang neutron berputar yang pancaran partikelnya bergerak hampir dengan kecepatan cahaya, seperti sinar mercusuar yang berputar.
Setelah berputar terus menerus selama beberapa juta tahun, pulsar kehilangan energinya dan menjadi bintang neutron biasa. Hanya sekitar 1.000 pulsar yang diketahui saat ini, meskipun mungkin terdapat ratusan pulsar di galaksi.
Radio pulsar di Nebula Kepiting
Beberapa bintang neutron memancarkan sinar-X. Nebula Kepiting yang terkenal adalah contoh bagus dari objek semacam itu, yang terbentuk selama ledakan supernova. Ledakan supernova ini diamati pada tahun 1054 Masehi.
Angin dari Pulsar, video teleskop Chandra
Sebuah pulsar radio di Nebula Kepiting difoto oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble melalui filter 547nm (lampu hijau) dari 7 Agustus 2000 hingga 17 April 2001.
magnetar
Bintang neutron memiliki medan magnet jutaan kali lebih kuat dari medan magnet terkuat yang dihasilkan di Bumi. Mereka juga dikenal sebagai magnetar.
Planet di sekitar bintang neutron
Saat ini kita mengetahui bahwa ada empat planet yang memiliki planet. Jika berada dalam sistem biner, massanya dapat diukur. Dari biner radio atau sinar-X ini, massa bintang neutron yang diukur adalah sekitar 1,4 kali massa Matahari.
Sistem ganda
Jenis pulsar yang sangat berbeda terlihat pada beberapa biner sinar-X. Dalam kasus ini, bintang neutron dan bintang biasa membentuk sistem biner. Medan gravitasi yang kuat menarik material dari bintang biasa. Materi yang jatuh di atasnya selama proses akresi dipanaskan sedemikian rupa sehingga menghasilkan sinar-X. Sinar-X yang berdenyut terlihat ketika titik panas pada pulsar yang berputar melewati garis pandang dari Bumi.
Untuk sistem biner yang berisi objek yang tidak diketahui, informasi ini membantu membedakan apakah itu bintang neutron, atau, misalnya, lubang hitam, karena lubang hitam jauh lebih masif.
>
Sebuah pulsar (merah muda) dapat dilihat di pusat galaksi M82.
Mengeksplorasi pulsar dan bintang neutron Alam Semesta: deskripsi dan karakteristik dengan foto dan video, struktur, rotasi, kepadatan, komposisi, massa, suhu, pencarian.
Pulsar
Pulsar Mereka adalah benda kompak berbentuk bola, yang ukurannya tidak melampaui batas kota besar. Hal yang mengejutkan adalah dengan volume sebesar itu mereka melebihi massa matahari dalam hal massa. Mereka digunakan untuk mempelajari keadaan materi yang ekstrem, mendeteksi planet di luar sistem kita, dan mengukur jarak kosmik. Selain itu, mereka membantu menemukan gelombang gravitasi yang mengindikasikan peristiwa energik, seperti tabrakan supermasif. Pertama kali ditemukan pada tahun 1967.
Apa itu pulsar?
Jika Anda mencari pulsar di langit, ia tampak seperti bintang berkelap-kelip biasa yang mengikuti ritme tertentu. Faktanya, cahaya mereka tidak berkedip atau berdenyut, dan mereka tidak tampak seperti bintang.
Pulsar menghasilkan dua berkas cahaya sempit dan persisten dengan arah berlawanan. Efek kedipan tercipta karena berputar (prinsip suar). Pada saat ini sinar tersebut mengenai bumi dan kemudian berputar kembali. Mengapa ini terjadi? Faktanya, berkas cahaya pulsar biasanya tidak sejajar dengan sumbu rotasinya.
Jika kedipan dihasilkan oleh rotasi, maka kecepatan pulsa mencerminkan kecepatan putaran pulsar. Sebanyak 2.000 pulsar ditemukan, sebagian besar berputar satu kali per detik. Namun ada kurang lebih 200 benda yang berhasil melakukan seratus putaran dalam waktu bersamaan. Yang tercepat disebut milidetik, karena jumlah putarannya per detik sama dengan 700.
Pulsar tidak bisa dianggap sebagai bintang, setidaknya “hidup”. Sebaliknya, mereka adalah bintang neutron, yang terbentuk setelah sebuah bintang masif kehabisan bahan bakar dan runtuh. Akibatnya, ledakan kuat tercipta - supernova, dan material padat yang tersisa diubah menjadi bintang neutron.
Diameter pulsar di Alam Semesta mencapai 20-24 km, dan massanya dua kali massa Matahari. Sebagai gambaran, sepotong benda seukuran gula batu akan memiliki berat 1 miliar ton. Artinya, sesuatu yang seberat Everest pas di tangan Anda! Benar, ada objek yang lebih padat lagi - lubang hitam. Yang paling masif mencapai 2,04 massa matahari.
Pulsar memiliki medan magnet yang kuat, yaitu 100 juta hingga 1 kuadriliun kali lebih kuat dari medan magnet Bumi. Agar bintang neutron mulai memancarkan cahaya seperti pulsar, ia harus memiliki rasio kekuatan medan magnet dan kecepatan rotasi yang tepat. Kebetulan seberkas gelombang radio mungkin tidak melewati bidang pandang teleskop darat dan tetap tidak terlihat.
Pulsar radio
Ahli astrofisika Anton Biryukov tentang fisika bintang neutron, memperlambat rotasi dan penemuan gelombang gravitasi:
Mengapa pulsar berputar?
Lambatnya pulsar adalah satu putaran per detik. Yang tercepat berakselerasi hingga ratusan putaran per detik dan disebut milidetik. Proses rotasi terjadi karena bintang-bintang tempat terbentuknya juga ikut berotasi. Namun untuk mencapai kecepatan tersebut, Anda memerlukan sumber tambahan.
Para peneliti percaya bahwa pulsar milidetik terbentuk dengan mencuri energi dari tetangganya. Anda mungkin memperhatikan adanya zat asing yang meningkatkan kecepatan putaran. Dan itu bukan hal yang baik bagi rekan yang terkena dampak, yang suatu hari nanti bisa dikonsumsi sepenuhnya oleh pulsar. Sistem seperti ini disebut janda hitam (diambil dari nama jenis laba-laba yang berbahaya).
Pulsar mampu memancarkan cahaya dalam beberapa panjang gelombang (dari radio hingga sinar gamma). Tapi bagaimana mereka melakukannya? Para ilmuwan belum dapat menemukan jawaban pastinya. Diyakini bahwa mekanisme terpisah bertanggung jawab untuk setiap panjang gelombang. Sinar seperti suar terbuat dari gelombang radio. Mereka terang dan sempit serta menyerupai cahaya koheren, di mana partikel-partikelnya membentuk sinar terfokus.
Semakin cepat putarannya, semakin lemah medan magnetnya. Namun kecepatan rotasinya cukup untuk memancarkan sinar seterang sinar lambat.
Selama rotasi, medan magnet menciptakan medan listrik, yang dapat membawa partikel bermuatan ke keadaan bergerak (arus listrik). Daerah di atas permukaan yang didominasi medan magnet disebut magnetosfer. Di sini, partikel bermuatan dipercepat hingga kecepatan sangat tinggi karena medan listrik yang kuat. Setiap kali mereka berakselerasi, mereka memancarkan cahaya. Ini ditampilkan dalam rentang optik dan sinar-X.
Bagaimana dengan sinar gamma? Penelitian menunjukkan bahwa sumbernya harus dicari di tempat lain di dekat pulsar. Dan mereka akan menyerupai kipas angin.
Cari pulsar
Teleskop radio tetap menjadi metode utama untuk mencari pulsar di luar angkasa. Mereka kecil dan redup dibandingkan objek lain, jadi Anda harus memindai seluruh langit dan secara bertahap objek tersebut masuk ke dalam lensa. Sebagian besar ditemukan menggunakan Parkes Observatory di Australia. Banyak data baru akan tersedia dari Square Kilometer Array Antenna (SKA) mulai tahun 2018.
Pada tahun 2008, teleskop GLAST diluncurkan, yang menemukan 2050 pulsar yang memancarkan sinar gamma, 93 di antaranya milidetik. Teleskop ini sangat berguna karena memindai seluruh langit, sementara teleskop lain hanya menyoroti area kecil di sepanjang bidang.
Menemukan panjang gelombang yang berbeda dapat menjadi suatu tantangan. Faktanya adalah gelombang radio sangat kuat, tetapi mungkin tidak mengenai lensa teleskop. Namun radiasi gamma tersebar di sebagian besar langit, namun kecerahannya lebih rendah.
Para ilmuwan kini mengetahui keberadaan 2.300 pulsar, yang ditemukan melalui gelombang radio dan 160 melalui sinar gamma. Ada juga pulsar 240 milidetik, 60 di antaranya menghasilkan sinar gamma.
Penggunaan pulsar
Pulsar bukan hanya sekedar benda luar angkasa yang menakjubkan, tapi juga alat yang berguna. Cahaya yang dipancarkan dapat memberi tahu banyak hal tentang proses internal. Artinya, peneliti mampu memahami fisika bintang neutron. Tekanan pada benda-benda tersebut begitu tinggi sehingga perilaku materi berbeda dari biasanya. Kandungan aneh pada bintang neutron disebut “pasta nuklir”.
Pulsar membawa banyak manfaat karena ketepatan denyutnya. Para ilmuwan mengetahui objek tertentu dan menganggapnya sebagai jam kosmik. Dari sinilah spekulasi keberadaan planet lain mulai bermunculan. Faktanya, planet ekstrasurya pertama yang ditemukan mengorbit pulsar.
Jangan lupa bahwa pulsar terus bergerak sambil “berkedip”, yang berarti pulsar dapat digunakan untuk mengukur jarak kosmik. Mereka juga terlibat dalam pengujian teori relativitas Einstein, seperti momen dengan gravitasi. Namun keteraturan denyutnya bisa terganggu oleh gelombang gravitasi. Hal ini terlihat pada bulan Februari 2016.
Pemakaman Pulsar
Secara bertahap, semua pulsar melambat. Radiasi ini didukung oleh medan magnet yang diciptakan oleh rotasi. Akibatnya, ia juga kehilangan kekuatannya dan berhenti mengirimkan sinar. Para ilmuwan telah menarik garis khusus di mana sinar gamma masih dapat dideteksi di depan gelombang radio. Begitu pulsar jatuh ke bawah, ia dihapuskan ke kuburan pulsar.
Jika pulsar terbentuk dari sisa-sisa supernova, maka ia memiliki cadangan energi yang sangat besar dan kecepatan rotasi yang cepat. Contohnya termasuk objek muda PSR B0531+21. Ia dapat bertahan dalam fase ini selama beberapa ratus ribu tahun, setelah itu ia akan mulai kehilangan kecepatannya. Pulsar paruh baya merupakan mayoritas penduduk dan hanya menghasilkan gelombang radio.
Namun, pulsar dapat memperpanjang umurnya jika ada satelit di dekatnya. Kemudian ia akan mengeluarkan materialnya dan meningkatkan kecepatan putarannya. Perubahan seperti itu bisa terjadi kapan saja, itulah sebabnya pulsar mampu terlahir kembali. Kontak seperti ini disebut sistem biner sinar-X bermassa rendah. Pulsar tertua adalah pulsar milidetik. Beberapa mencapai usia miliaran tahun.
Bintang neutron
Bintang neutron- benda agak misterius, melebihi massa matahari sebanyak 1,4 kali. Mereka lahir setelah ledakan bintang yang lebih besar. Mari kita kenali formasi ini lebih baik.
Ketika sebuah bintang yang berukuran 4-8 kali lebih besar dari Matahari meledak, inti dengan kepadatan tinggi tetap ada dan terus runtuh. Gravitasi mendorong suatu material dengan sangat kuat sehingga menyebabkan proton dan elektron melebur menjadi neutron. Beginilah asal mula bintang neutron berdensitas tinggi.
Benda masif ini hanya bisa mencapai diameter 20 km. Sebagai gambaran tentang kepadatan, satu sendok material bintang neutron saja akan memiliki berat satu miliar ton. Gravitasi pada objek semacam itu 2 miliar kali lebih kuat daripada gravitasi Bumi, dan kekuatan tersebut cukup untuk pelensaan gravitasi, sehingga memungkinkan para ilmuwan untuk melihat bagian belakang bintang.
Guncangan ledakan meninggalkan denyut yang menyebabkan bintang neutron berputar hingga mencapai beberapa putaran per detik. Meski bisa berakselerasi hingga 43.000 kali per menit.
Lapisan batas di dekat benda padat
Ahli astrofisika Valery Suleymanov tentang kemunculan piringan akresi, angin bintang, dan materi di sekitar bintang neutron:
Bagian dalam bintang neutron
Ahli astrofisika Sergei Popov tentang keadaan materi ekstrem, komposisi bintang neutron, dan metode mempelajari interior:
Ketika bintang neutron menjadi bagian dari sistem biner tempat supernova meledak, gambarannya menjadi lebih mengesankan. Jika bintang kedua memiliki massa yang lebih rendah daripada Matahari, maka ia menarik massa pendampingnya ke dalam “lobus Roche”. Ini adalah awan material berbentuk bola yang mengorbit bintang neutron. Jika satelit itu 10 kali lebih besar dari massa matahari, maka perpindahan massanya juga disesuaikan, tetapi tidak begitu stabil. Materi mengalir di sepanjang kutub magnet, memanas dan menciptakan denyut sinar-X.
Pada tahun 2010, 1.800 pulsar telah ditemukan menggunakan deteksi radio dan 70 menggunakan sinar gamma. Beberapa spesimen bahkan mempunyai planet.
Jenis Bintang Neutron
Beberapa perwakilan bintang neutron memiliki pancaran material yang mengalir hampir dengan kecepatan cahaya. Ketika mereka terbang melewati kita, mereka bersinar seperti cahaya suar. Karena itu, mereka disebut pulsar.
