Laboratorium Penelitian Angkatan Laut AS dan Kolaborasi Teleskop Area Besar Fermi telah menemukan hampir 300 pulsar sinar gamma, sehingga memajukan penelitian pulsar dan berkontribusi pada studi gelombang gravitasi dan aplikasi navigasi. Temuan ini juga mencakup wawasan tentang pulsar “laba-laba”, tempat bintang neutron berinteraksi secara intensif dengan mitra binernya.
Laboratorium Penelitian Angkatan Laut AS (NRL), bekerja sama dengan Kolaborasi Teleskop Area Besar Fermi internasional, telah mengumumkan penemuan hampir 300 pulsar sinar gamma. Pengumuman ini dibuat dalam Katalog Ketiga Pulsar Sinar Gamma, menandai tonggak penting 15 tahun setelah peluncuran teleskop Fermi pada tahun 2008. Pada saat peluncuran Fermi, terdapat kurang dari sepuluh pulsar sinar gamma yang diketahui.
“Pengerjaan katalog penting ini telah dilakukan oleh kelompok kami selama bertahun-tahun,” kata Paul Ray, Ph.D., kepala Bagian Astrofisika dan Aplikasi Energi Tinggi di NRL. “Ilmuwan dan peneliti pascadoktoral kami telah mampu menemukan dan menganalisis waktu dan perilaku spektral dari banyak pulsar yang baru ditemukan ini sebagai bagian dari upaya kami untuk lebih memahami bintang-bintang eksotis yang dapat kami gunakan sebagai jam kosmik.”
Pulsar terbentuk ketika bintang-bintang masif telah kehabisan persediaan bahan bakarnya dan tidak mampu menahan tarikan gravitasinya sendiri. Hal ini menyebabkan bintang tersebut runtuh menjadi magnet padat yang berputar bintang neutron. Medan magnet yang berputar memancarkan sinar gamma, bentuk cahaya paling energik. Saat sinar ini menyapu bumi, teleskop sinar gamma Fermi yang sangat sensitif dapat mengamati gelombang energi periodiknya. Dengan data lebih dari 15 tahun, Fermi telah mengubah bidang ini pulsar riset.
Pulsar Milidetik dan Gelombang Gravitasi
“Kami sangat gembira dengan jumlah pulsar milidetik (MSP) yang dapat kami deteksi menggunakan sinar gamma ini,” kata Matthew Kerr, Ph.D., ahli astrofisika NRL. “Kita bisa mempelajari objek yang berasal dari pulsar muda dalam sistem biner. Seperti gasing yang berputar, mereka akhirnya melambat dan menjadi lembam. Selama ratusan juta tahun terakhir, bintang binernya melemparkan materi ke arahnya, menyebabkan kecepatannya meningkat lagi, secara dramatis dan jauh lebih cepat dari sebelumnya, “mendaur ulang” pulsar ini menjadi MSP. MSP berkecepatan tinggi ini kini menjadi pencatat waktu paling tepat di alam.”
Posisi pulsar yang dikatalogkan ditampilkan dalam tampilan Bima Sakti dari atas ke bawah. Simbol merah dan oranye menunjukkan pulsar milidetik, sedangkan simbol hijau dan biru menunjukkan pulsar muda yang belum didaur ulang. Beberapa pulsar radio-tenang (simbol biru) tidak memiliki jarak yang terukur dengan baik, sehingga posisinya hanya menunjukkan arahnya. Kredit: Reid; MJ; dkk.; Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian
Para ilmuwan telah menggunakan jam kosmik ini dalam eksperimen yang disebut Pulsar Timing Arrays. Dengan mencari penyimpangan kecil pada waktu kedatangan pulsa, para ilmuwan mampu mencari riak dalam ruang-waktu. Riak-riak ini, dikenal sebagai gelombang gravitasi, dihasilkan ketika benda yang sangat masif, seperti pulsar, berakselerasi dengan sangat cepat. Sumber gelombang gravitasi yang sangat kuat menunjukkan terjadinya tumbukan hebat benda-benda padat dan padat seperti bintang neutron dan lubang hitam.
Baru-baru ini, beberapa kolaborasi susunan waktu pulsar, termasuk beberapa peneliti NRL, menerbitkan bukti kuat pertama tentang gelombang gravitasi frekuensi sangat rendah, kemungkinan besar berasal dari penggabungan lubang hitam supermasif. “Ini adalah hasil yang sangat menggembirakan,” kata Thankful Cromartie, Ph.D., Research Associate Dewan Riset Nasional di NRL. “Gelombang gravitasi frekuensi rendah ini memungkinkan kita mengintip pusat galaksi besar dan lebih memahami bagaimana galaksi ini terbentuk.”
Aplikasi Praktis dan Penelitian Masa Depan
Hasil rangkaian waktu pulsar juga memiliki penerapan praktis yang penting. Distorsi ruangwaktu membatasi seberapa tepat kita dapat menggunakan pulsar untuk navigasi dan penentuan waktu yang penting. Dalam navigasi berbasis pulsar, pulsar yang berputar ini memainkan peran yang hampir sama GPS Satelit bisa melakukannya, tapi kita bisa menggunakannya jauh di luar orbit bumi. “Sekarang kita tahu di mana batas akhir stabilitasnya,” kata Dr. Ray.
Penggunaan kemampuan deteksi sinar gamma Fermi juga berdampak pada cara kerja susunan waktu pulsar. “Sebelumnya, setelah kami menemukan MSP, kami harus menyerahkannya kepada astronom radio untuk dipantau menggunakan teleskop besar,” kata Dr Kerr. “Apa yang kami temukan adalah Fermi cukup sensitif untuk membatasi gelombang gravitasi ini dan, tidak seperti gelombang radio, yang membelok seperti cahaya dalam prisma saat bergerak menuju Bumi, sinar gamma menembak langsung ke arah kita. Hal ini mengurangi potensi kesalahan sistemik dalam pengukuran.”
Bagi Megan DeCesar, Ph.D., seorang ilmuwan Universitas George Mason yang bekerja di NRL, aspek paling menarik dari penelitian baru ini adalah peningkatan dramatis jumlah pulsar “laba-laba”. “Nama pulsar laba-laba diambil dari nama arakhnida yang memakan rekan-rekan mereka yang lebih kecil,” kata DeCesar. “Hal serupa dapat terjadi ketika bintang neutron dan pasangan binernya sangat dekat satu sama lain dan proses “daur ulang” MSP menjadi sedikit terbawa suasana. Radiasi intens dan angin partikel dari pulsar menggerogoti permukaan bintang lain, menghasilkan material yang menguap.”
Jika dibandingkan dengan pengamatan radio, Fermi sangat mahir dalam menemukan “laba-laba” ini karena, dalam banyak kasus, gelombang radio terhalang ketika emisi pulsar melewati sisa-sisa bintang pendampingnya. Namun sinar gamma mampu menembusnya. “Meskipun sistem laba-laba secara intrinsik lebih terang dalam sinar gamma, mempelajarinya akan membantu kita memahami asal usulnya dan manfaat dari penemuan yang kami buat bersama Fermi,” kata DeCesar.
Referensi: “Katalog Teleskop Area Besar Fermi Ketiga Pulsar Sinar Gamma” oleh DA Smith, S Abdollahi, M Ajello, M Bailes, L Baldini, J Ballet, MG Baring, C Bassa, J Becerra Gonzalez, R Bellazzini, Berretta A , Bhattacharyya B , Bissaldi E, Bonino R, Bottacini E, Bregeon J, Bruel P, Burgay M, Burnett TH, Cameron RA, Camilo F, R. Caputo, PA Caraveo, E. Cavazzuti, G. Chiaro, S. Ciprini, CJ Clark, I. Cognard, A. Corongiu, P. Cristarella Orestano, M. Crnogorcevic, A. Cuoco, S. Cutini, F. D'Ammando , A. de Angelis , ME DeCesar , S. De Gaetano , R. de Menezes , J Deneva, F. de Palma, N. Di Lalla, F. Dirirsa, L. Di Venere, A. Domínguez, D. Dumora, Fegan SJ, Ferrara EC, Fiori A, Fleischhack H, Flynn C, Franckowiak A, Freire PCC , Fukazawa Y, Fusco P, Galanti G, Gammaldi V, Gargano F, Gasparrini D, F, Giacchino, N. Giglietto, F. Giordano, M. Giroletti, D. Green, IA Grenier, L. Guillemot, S Guiriec, M Gustafsson, AK Harding, E. Hays, JW Hewitt, D. Horan, X. Hou, F Jankowski, RP Johnson, TJ Johnson, S Johnston, J Kataoka, MJ Keith, M Kerr, M Kramer, M Kuss, L Latronico , SH. Lee, D. Li, J. Li, B. Limyansky, F. Longo, F. Loparco, L. Lorusso, MN Lovellette, M. Lower, P. Lubrano, AG Lyne, Y. Maan, S. Maldera, RN Manchester , Manfreda A, Marelli M, Martí-Devesa G, Mazziotta MN, McEnery JE, Mereu I, Michelson PF, Mickaliger M, Mitthumsiri W, Mizuno T, Moiseev AA, Monzani ME, Morselli A, 2013. Negro M, Nemmen R, Nieder L, Nuss E, Omodei N, Orienti M, Orlando E, Ormes JF, Palatiello M, Paneque D, Panzarini G, Parthasarathy A, Persic M, Pesce-Rollins M, Pillera R, Poon H, Porter TA, Possenti A, Prince G , Rainò S , Rando R , Ransom SM , Ray PS , Razzano M , Razzaque S , A. Reimer, Reimer O, Renault-Tinacci N, Romani RW, Sanchez-Conde M, Saz Parkinson PM, Scotton L, Serini D , Sgrò C, Shannon R, Sharma V, Shen Z, EJ Siskind, G. Spandre, P. Spinelli, BW Stappers, TE Stephens, DJ Suson, S. Tabassum, H. Tajima, D. Tak, G. Theureau, DJ Thompson, O. Tibolla, DF Torres, J. Valverde, CS Venter, Z. Wadiasingh, N. Wang, N. Wang, P. Wang, P. Weltevrede, K. Wood, J. Yan, G. Zaharijas, C. Zhang dan W. Zhu, 27 November Itu Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/1538-4357/acee67
Katalog Ketiga Pulsar Gamma-Ray diterbitkan pada Jurnal Astrofisika, Suplemen. Kumpulan informasi terbaru tentang pulsar sinar gamma, dengan bentuknya yang konsisten, telah terbukti sangat berharga bagi komunitas ilmiah.
NewsRoom.id
