Para astronom menemukan biner “janda hitam” yang langka, dengan orbit terpendek » MIT Physics

Sistem ini diorbit oleh pendamping bintang ketiga dan mungkin berasal dari dekat pusat Bima Sakti.

Kilatan bintang di dekatnya telah menarik para astronom MIT ke sistem baru dan misterius yang berjarak 3.000 tahun cahaya dari Bumi. Keanehan bintang tampaknya menjadi “biner janda hitam” baru – bintang neutron yang berputar cepat, atau pulsar, yang berputar-putar dan perlahan memakan bintang pendamping yang lebih kecil, seperti yang dilakukan oleh senama arakhnida untuk pasangannya.

Para astronom mengetahui sekitar dua lusin binari janda hitam di Bima Sakti. Kandidat terbaru ini, bernama ZTF J1406+1222, memiliki periode orbit terpendek yang pernah diidentifikasi, dengan pulsar dan bintang pendamping saling mengitari setiap 62 menit. Sistem ini unik karena tampaknya menjadi tuan rumah ketiga, bintang terjauh yang mengorbit di sekitar dua bintang bagian dalam setiap 10.000 tahun.

Kemungkinan janda hitam rangkap tiga ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana sistem seperti itu bisa terbentuk. Berdasarkan pengamatannya, tim MIT mengusulkan cerita asal: Seperti kebanyakan binari janda hitam, sistem rangkap tiga kemungkinan muncul dari konstelasi bintang tua yang padat yang dikenal sebagai gugus bola. Gugus khusus ini mungkin telah hanyut ke pusat Bima Sakti, di mana gravitasi lubang hitam pusat cukup untuk menarik gugusan itu terpisah sambil membiarkan janda hitam rangkap tiga tetap utuh.

“Ini adalah skenario kelahiran yang rumit,” kata Kevin Burdge, seorang Postdoctoral Fellow Pappalardo di Departemen Fisika MIT. “Sistem ini mungkin telah mengambang di Bima Sakti lebih lama dari matahari yang telah ada.”

Budge adalah penulis studi yang muncul hari ini di Alam yang merinci penemuan tim. Para peneliti menggunakan pendekatan baru untuk mendeteksi sistem rangkap tiga. Sementara sebagian besar biner janda hitam ditemukan melalui radiasi gamma dan sinar-X yang dipancarkan oleh pulsar pusat, tim menggunakan cahaya tampak, dan khususnya kedipan dari bintang pendamping biner, untuk mendeteksi ZTF J1406+1222.

BACA JUGA :  Universitas Telah Kembali Secara Pribadi, Tetapi Beberapa Siswa Disabilitas Tidak Ingin Kembali

“Sistem ini benar-benar unik sejauh yang dilakukan para janda hitam, karena kami menemukannya dengan cahaya tampak, dan karena pendampingnya yang luas, dan faktanya ia berasal dari pusat galaksi,” kata Burdge. “Masih banyak yang belum kami pahami. Tetapi kami memiliki cara baru untuk mencari sistem ini di langit.”

Rekan penulis studi ini adalah kolaborator dari berbagai institusi, termasuk University of Warwick, Caltech, University of Washington, McGill University, dan University of Maryland.

Siang dan malam

Biner janda hitam ditenagai oleh pulsar — ​​bintang neutron yang berputar cepat yang merupakan inti runtuh dari bintang masif. Pulsar memiliki periode rotasi yang memusingkan, berputar setiap beberapa milidetik, dan memancarkan kilatan sinar gamma dan sinar-X berenergi tinggi dalam prosesnya.

Biasanya, pulsar berputar dan mati dengan cepat saat mereka membakar sejumlah besar energi. Tetapi sering kali, sebuah bintang yang lewat dapat memberikan kehidupan baru yang pulsar. Saat bintang mendekat, gravitasi pulsar menarik material dari bintang, yang memberikan energi baru untuk memutar pulsar kembali. Pulsar “daur ulang” kemudian mulai memancarkan kembali energi yang selanjutnya melucuti bintang, dan akhirnya menghancurkannya.

“Sistem ini disebut janda hitam karena cara pulsar mengkonsumsi benda yang mendaur ulangnya, sama seperti laba-laba memakan pasangannya,” kata Burdge.

Setiap biner janda hitam hingga saat ini telah terdeteksi melalui sinar gamma dan sinar-X dari pulsar. Pertama, Burdge menemukan ZTF J1406+1222 melalui kilatan optik bintang pendamping.

Ternyata sisi siang bintang pendamping — sisi yang selalu menghadap pulsar — ​​bisa berkali-kali lebih panas daripada sisi malamnya, karena radiasi energi tinggi yang konstan yang diterimanya dari pulsar.

“Saya pikir, alih-alih mencari pulsar secara langsung, coba cari bintang yang sedang dimasaknya,” Burdge menjelaskan.

BACA JUGA :  Inilah mengapa orang dengan asma alergi memiliki risiko COVID-19 yang lebih rendah

Ia beralasan, jika astronom mengamati bintang yang kecerahannya berubah secara berkala dalam jumlah besar, itu akan menjadi sinyal kuat bahwa ia berada dalam biner dengan pulsar.

Gerakan bintang

Untuk menguji teori ini, Burdge dan rekan-rekannya melihat melalui data optik yang diambil oleh Zwicky Transient Facility, sebuah observatorium yang berbasis di California yang mengambil gambar bidang luas dari langit malam. Tim mempelajari kecerahan bintang untuk melihat apakah ada yang berubah secara dramatis dengan faktor 10 atau lebih, pada skala waktu sekitar satu jam atau kurang – tanda-tanda yang menunjukkan keberadaan bintang pendamping yang mengorbit erat di sekitar pulsar.

Tim dapat memilih selusin binari janda hitam yang diketahui, memvalidasi akurasi metode baru. Mereka kemudian melihat sebuah bintang yang kecerahannya berubah dengan faktor 13, setiap 62 menit, menunjukkan bahwa itu mungkin bagian dari biner janda hitam baru, yang mereka beri label ZTF J1406+1222.

Mereka mencari bintang dalam pengamatan yang dilakukan oleh Gaia, teleskop ruang angkasa yang dioperasikan oleh Badan Antariksa Eropa yang membuat pengukuran yang tepat dari posisi dan gerakan bintang di langit. Melihat kembali melalui pengukuran bintang yang berusia puluhan tahun dari Sloan Digital Sky Survey, tim menemukan bahwa biner sedang dibuntuti oleh bintang lain yang jauh. Dilihat dari perhitungan mereka, bintang ketiga ini tampaknya mengorbit biner dalam setiap 10.000 tahun.

Anehnya, para astronom tidak secara langsung mendeteksi emisi gamma atau sinar-X dari pulsar dalam biner, yang merupakan cara khas di mana janda hitam dikonfirmasi. Oleh karena itu, ZTF J1406+1222 dianggap sebagai kandidat biner janda hitam, yang tim harap konfirmasi dengan pengamatan di masa mendatang.

BACA JUGA :  Sel, Gel, dan Mesin Kehidupan

“Satu hal yang kami tahu pasti adalah bahwa kami melihat bintang dengan sisi siang hari yang jauh lebih panas daripada sisi malam, mengorbit di sekitar sesuatu setiap 62 menit,” kata Burdge. “Semuanya tampaknya menunjukkan bahwa itu adalah biner janda hitam. Tapi ada beberapa hal aneh tentang itu, jadi mungkin itu sesuatu yang sama sekali baru.”

Tim berencana untuk terus mengamati sistem baru, serta menerapkan teknik optik untuk menerangi lebih banyak bintang neutron dan janda hitam di langit.

Penelitian ini didukung, sebagian, oleh National Science Foundation.

Makalah: “Binner janda hitam periode orbit 62 menit dalam rangkap tiga hierarki lebar”

Leave a Reply

Your email address will not be published.