Bintang-bintang bertabrakan dalam ‘demolition derby’ galaksi, menghasilkan ledakan sinar gamma yang eksentrik – Ars Technica

Ketika para astronom mendeteksi ledakan sinar gamma (GRB) yang kuat pada Oktober 2019, penjelasan yang paling mungkin adalah bahwa bintang masif yang sekarat di galaksi jauh meledak dalam supernova. Tetapi data dari pengamatan selanjutnya menunjukkan bahwa ledakan itu dipicu oleh tabrakan bintang (atau sisa-sisanya) di daerah padat penduduk di dekat lubang hitam supermasif galaksi kuno, menurut daun baru Diterbitkan di Astronomi Alam. Peristiwa langka seperti itu telah didalilkan, tetapi ini adalah bukti pengamatan pertama.

Seperti disebutkan sebelumnya, semburan sinar gamma adalah ledakan berenergi sangat tinggi di galaksi jauh yang berlangsung antara milidetik hingga beberapa jam. Ada dua kategori semburan sinar gamma. Sebagian besar (70 persen) adalah semburan panjang yang berlangsung lebih dari dua detik, seringkali dengan cahaya terang. Ini biasanya dikaitkan dengan galaksi dengan pembentukan bintang yang cepat. Para astronom percaya bahwa semburan panjang terkait dengan kematian bintang masif yang runtuh untuk membentuk bintang neutron atau lubang hitam (atau, alternatifnya, magnetar yang baru terbentuk). Lubang hitam mini akan menghasilkan semburan partikel berenergi tinggi yang bergerak mendekati kecepatan cahaya, cukup kuat untuk menembus sisa-sisa bintang nenek moyang, dan memancarkan sinar-X dan sinar gamma.

GRB yang berlangsung kurang dari 2 detik (sekitar 30 persen) dianggap semburan singkat, biasanya berasal dari daerah dengan pembentukan bintang yang sangat sedikit. Para astronom percaya bahwa semburan sinar gamma ini disebabkan oleh penggabungan dua bintang neutron atau penggabungan bintang neutron dengan lubang hitam yang membentuk “kilonova”.

Ledakan sinar gamma yang terdeteksi oleh Observatorium Neil Gehrels Swift NASA pada 2019 termasuk dalam rentang panjang. Tetapi para astronom bingung karena mereka tidak dapat menemukan bukti supernova serupa. “Untuk setiap 100 peristiwa yang sesuai dengan skema klasifikasi tradisional untuk semburan sinar gamma, setidaknya ada satu bola aneh yang melemparkan kita ke dalam satu lingkaran,” kata rekan penulis Wen Fei Fung, seorang ahli astrofisika di Universitas Northwestern. “Namun, bola-bola aneh inilah yang paling banyak memberi tahu kita tentang variasi ledakan menakjubkan yang mampu dilakukan alam semesta.”

Anehnya, Fong dan rekan-rekannya mengikuti memudarnya sisa-sisa cahaya matahari menggunakan Observatorium Internasional Gemini, ditambah dengan data yang dikumpulkan oleh Teleskop Optik Skandinavia dan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Pijaran cahaya memungkinkan mereka untuk menemukan GRB di wilayah yang hanya berjarak 100 tahun cahaya dari inti galaksi kuno – yaitu, sangat dekat dengan lubang hitam supermasif di pusatnya. Mereka menyimpulkan bahwa ledakan tersebut disebabkan oleh tabrakan dua bintang atau sisa-sisa bintang.

Ini penting karena ada tiga proses kematian bintang yang diketahui, tergantung pada massanya. Bintang masif meledak dalam supernova, sementara bintang dengan massa matahari kita membuang lapisan luarnya dan akhirnya memudar menjadi katai putih. Sisa-sisa bintang yang terbentuk dari supernova – bintang neutron atau lubang hitam – dapat membentuk sistem biner dan akhirnya bertabrakan.

Sekarang kita memiliki alternatif keempat: bintang-bintang dapat bertabrakan di kawasan padat galaksi kuno — sebuah peristiwa yang sangat jarang terjadi di galaksi aktif, yang tidak sepadat itu. Sebuah galaksi kuno bisa berisi satu juta bintang di wilayah yang jaraknya hanya beberapa tahun cahaya. Dalam hal ini, efek gravitasi yang begitu dekat dengan lubang hitam supermasif akan mengubah gerakan bintang-bintang tersebut sehingga bergerak ke arah yang acak. Akhirnya tabrakan pasti akan terjadi.

Faktanya, penulis menunjukkan bahwa jenis tabrakan ini mungkin tidak jarang terjadi; Kami hanya tidak mendeteksi sinyal GRB dan pijaran cahaya karena semua debu dan gas menghalangi pandangan kami ke pusat galaksi kuno. Jika para astronom dapat menangkap tanda gelombang gravitasi sehubungan dengan jenis GRB ini di masa depan, hal itu dapat memberi tahu mereka lebih banyak tentang jenis kematian bintang ini.

“Hasil baru ini menunjukkan bahwa bintang dapat menemui ajalnya di beberapa wilayah yang lebih padat di alam semesta tempat mereka dapat terdorong untuk bertabrakan,” kata rekan penulis Andrew Levan, seorang astronom di Universitas Radboud di Belanda. “Ini menarik untuk memahami bagaimana bintang mati dan untuk menjawab pertanyaan lain, seperti sumber tak terduga yang mungkin menciptakan gelombang gravitasi yang dapat kita deteksi di Bumi.”

DOI: Astronomi Alam, 2023. 10.1038 / s41550-023-01998-8 (tentang DOI).