Jauh dari rumah nyaman kita di kosmos, bintang-bintang melakukan tindakan kekerasan dan ekstrem hampir di luar imajinasi kita. Bintang-bintang neutron, sisa-sisa bintang besar yang luar biasa padat—satu sendok teh materi mereka seberat Gunung Everest—bertabrakan satu sama lain. Tabrakan ini menciptakan lubang hitam dan melepaskan kilatan cahaya yang sangat energik yang dikenal sebagai semburan sinar gamma (GRB).
Para astronom telah tertarik dengan GRB sejak yang pertama terlihat pada tahun 1967. Namun masih banyak yang harus dipahami tentang apa yang sebenarnya terjadi ketika dua bintang neutron bertabrakan. Penelitian baru, baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Alam, mengungkapkan sinyal bermanfaat yang dikenal sebagai osilasi kuasi-periodik (QPO) dalam pengamatan lama GRB. QPO menyediakan jendela bagi para ilmuwan untuk menjelajahi waktu singkat setelah bintang neutron bertabrakan tetapi sebelum mereka runtuh menjadi lubang hitam. Mereka adalah sidik jari dari bagaimana materi berputar dan bercampur dalam penggabungan.
Sejak munculnya deteksi gelombang gravitasi pada tahun 2016, banyak astronom berfokus pada eksplorasi penggabungan bintang neutron dengan LIGO dan eksperimen serupa. Tapi, pengamatan tersebut memberikan setengah dari gambaran, karena detektor saat ini hanya peka terhadap beberapa gelombang gravitasi yang diciptakan oleh penggabungan. Untuk mendeteksi gelombang frekuensi tinggi yang saat ini kita lewatkan, kita harus menunggu bertahun-tahun—bahkan mungkin puluhan tahun—untuk proyek baru seperti Teleskop Einstein agar bisa online.
Penelitian baru ini menunjukkan bahwa teknologi yang ada, menggunakan sinar gamma, dapat menjadi alternatif untuk menyelidiki fisika yang sama yang menciptakan gelombang frekuensi lebih tinggi. QPO, yang bergoyang dalam sinar gamma yang diamati dan berulang semi-teratur, menyandikan informasi tentang fisika penggabungan. Penulis penelitian menganalisis dua peristiwa yang menghasilkan QPO dengan asal yang tidak pasti – mereka mungkin berasal dari dalam galaksi kita atau jauh di luarnya.
“Kami sedang melihat apa yang terjadi dalam sepersekian detik antara penggabungan dua bintang dan peluncuran semburan sinar gamma. Hampir membuat frustrasi bahwa sinyal-sinyal ini hanya dapat dideteksi dalam gelombang gravitasi sekitar 10 hingga 15 tahun dari sekarang, ”kata penulis utama Cecilia Chirenti, seorang ilmuwan riset di NASA Goddard Space Flight Center dan University of Maryland. “Tapi saya tidak sabar dan tidak mau menunggu! Sangat menyenangkan bahwa kami dapat mulai mencari dan belajar dari mereka sekarang menggunakan sinar gamma!”
[Related: Why are big neutron stars like Tootsie Pops?]
Tabrakan dua bintang neutron adalah laboratorium yang sangat baik untuk menjelajahi fisika dari bola mati yang aneh ini. Nasib akhir mereka bergantung pada hal penting yang tidak diketahui dalam fisika energi tinggi: persamaan yang menjelaskan terbuat dari apa bintang neutron dan bagaimana material itu bergerak, mengalir, dan berinteraksi dengan dunia di sekitarnya.
“Materi di inti bintang neutron ada dalam keadaan yang tidak terlihat di tempat lain di alam semesta, termasuk di laboratorium di Bumi,” kata Cole Miller, astronom di University of Maryland dan rekan penulis studi tersebut. “Pengukuran properti bintang neutron dapat memberi kita wawasan tentang dunia fisik yang tidak dapat diakses.”
Dalam pencarian mereka untuk QPO, tim peneliti menjelajahi arsip data dari beberapa teleskop luar angkasa NASA: Teleskop Luar Angkasa Fermi Gamma-Ray, Observatorium Swift, dan Observatorium Sinar Gamma Compton. Meskipun GRB ini telah diidentifikasi bertahun-tahun yang lalu—sejak tahun 1990-an—kompleksitas yang sangat besar dari sinyal GRB membuat sinyal QPO ini tersembunyi dari para astronom sampai sekarang. “Salah satu rekan saya dengan masam mencatat bahwa ‘Jika Anda telah melihat satu ledakan sinar gamma, Anda telah melihat satu ledakan sinar gamma,’” kata Miller. “Ini membuat sulit untuk mengetahui apakah ada sinyal osilasi, atau apakah itu hanya GRB yang menjadi GRB.”
[Related: Black holes can gobble up neutron stars whole]
Dalam kedua peristiwa tersebut, QPO menunjukkan bahwa bintang neutron berukuran mega mungkin telah terbentuk sebelum runtuh menjadi lubang hitam. Itai Linai, seorang astronom Columbia dan Princeton yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan secara umum masih belum jelas apakah lubang hitam segera terbentuk atau bintang neutron muncul sepersekian detik sebelum runtuh menjadi lubang hitam selama GRB, tetapi setuju sinyal-sinyal baru ini “mungkin merupakan hasil dari sisa-sisa bintang neutron yang berputar cepat.”
Dengan terdeteksinya sinyal sinar gamma ini, para astronom kini memiliki alat baru untuk menjelajahi beberapa fenomena paling aneh dan paling liar di alam semesta. Dengan harta karun data lama untuk dijelajahi, tim sekarang berharap dapat menggunakan alat ini untuk menemukan lebih banyak contoh penggabungan yang menarik ini.
