Pada bulan Ogos 2017, satu lagi kejayaan besar berlaku ketika Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mengesan gelombang yang dipercayai disebabkan oleh penggabungan bintang neutron. Tidak lama selepas itu, saintis di LIGO, Advanced Virgo, dan Teleskop Angkasa Fermi Gamma-ray dapat menentukan di mana di langit kejadian ini (dikenali sebagai kilonova) berlaku.
Sumber ini, yang dikenal sebagai GW170817 / GRB, telah menjadi sasaran banyak tinjauan lanjutan kerana dipercayai bahawa penggabungan itu dapat menyebabkan pembentukan lubang hitam. Menurut kajian baru oleh pasukan yang menganalisis data dari Observatorium X-ray Chandra NASA sejak peristiwa itu, para saintis kini dapat mengatakan dengan lebih yakin bahawa penggabungan itu menciptakan lubang hitam baru di galaksi kita.
Kajian yang berjudul "GW170817 Kemungkinan Besar Membuat Lubang Hitam", baru-baru ini muncul di Surat Jurnal Astrofizik. Kajian ini diketuai oleh David Pooley, seorang penolong profesor dalam bidang fizik dan astronomi di Trinity University, San Antonio, dan termasuk ahli dari University of Texas di Austin, University of California, Berkeley, dan Laboratorium Cosmos Energetik Universiti Nazarbayev di Kazakhstan.
Demi kajian mereka, pasukan menganalisis data sinar-X dari Chandra yang diambil pada hari, minggu, dan bulan setelah pengesanan gelombang graviti oleh LIGO dan sinar gamma oleh misi Fermi NASA. Walaupun hampir setiap teleskop di dunia telah mengamati sumbernya, data sinar-X sangat penting untuk memahami apa yang terjadi setelah kedua bintang neutron bertabrakan.
Sementara pemerhatian Chandra dua hingga tiga hari setelah kejadian gagal mengesan sumber sinar-X, pemerhatian berikutnya diambil 9, 15, dan 16 hari setelah peristiwa tersebut menghasilkan pengesanan. Sumber itu hilang untuk sementara waktu ketika GW170817 melewati Matahari, tetapi pemerhatian tambahan dibuat sekitar 110 dan 160 hari setelah peristiwa itu, kedua-duanya menunjukkan pencerahan yang ketara.
Walaupun data LIGO memberikan ahli astronomi anggaran yang baik mengenai jisim objek yang dihasilkan setelah bintang-bintang neutron bergabung (2.7 Massa Suria), ini tidak cukup untuk menentukan apa yang telah terjadi. Pada asasnya, jumlah jisim ini bermaksud bahawa itu adalah bintang neutron paling besar yang pernah dijumpai atau lubang hitam berjisim terendah yang pernah dijumpai (pemegang rekod sebelumnya adalah empat atau lima Solar Masses). Seperti yang dijelaskan oleh Dave Pooley dalam siaran akhbar NASA / Chandra:
"Walaupun bintang neutron dan lubang hitam misteri, kami telah mempelajari banyak dari mereka di seluruh Alam Semesta menggunakan teleskop seperti Chandra. Itu bermakna kita mempunyai data dan teori mengenai bagaimana kita menjangkakan objek tersebut akan berkelakuan dalam sinar-X. "
Sekiranya bintang-bintang neutron bergabung untuk membentuk bintang neutron yang lebih berat, maka para astronom akan mengharapkannya berputar dengan cepat dan menghasilkan medan magnet yang sangat kuat. Ini juga akan mewujudkan gelembung zarah-zarah bertenaga tinggi yang akan menghasilkan pelepasan sinar-X yang terang. Namun, data Chandra menunjukkan pelepasan sinar-X yang beberapa ratus kali lebih rendah daripada yang dijangkakan dari bintang neutron berputar cepat.
Dengan membandingkan pemerhatian Chandra dengan yang dilakukan oleh Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) NSF, Pooley dan pasukannya juga dapat menyimpulkan bahawa pelepasan sinar-X sepenuhnya disebabkan oleh gelombang kejutan yang disebabkan oleh penggabungan yang melanda sekitarnya gas. Pendek kata, tidak ada tanda-tanda sinar-X yang dihasilkan dari bintang neutron.
Ini menunjukkan bahawa objek yang dihasilkan sebenarnya adalah lubang hitam. Sekiranya disahkan, hasil ini akan menunjukkan bahawa proses pembentukan lubang hitam kadang-kadang boleh menjadi rumit. Pada dasarnya, GW170817 adalah hasil dari dua bintang yang mengalami letupan supernova yang meninggalkan dua bintang neutron dalam orbit yang cukup ketat sehingga akhirnya mereka bergabung. Seperti yang dijelaskan oleh Pawan Kumar:
"Kami mungkin telah menjawab salah satu pertanyaan paling mendasar tentang acara yang mempesona ini: apa yang dibuatnya? Ahli astronomi telah lama mencurigai bahawa penggabungan bintang neutron akan membentuk lubang hitam dan menghasilkan letupan radiasi, tetapi kita tidak mempunyai masalah yang kuat hingga sekarang. "
Ke depan, tuntutan yang dikemukakan oleh Pooley dan rakannya dapat diuji dengan pemerhatian sinar-X dan radio masa depan. Instrumen generasi seterusnya - seperti Square Kilometer Array (SKA) yang sedang dalam pembinaan di Afrika Selatan dan Australia, dan Teleskop Lanjutan ESA untuk Astrofizik Bertenaga Tinggi (Athena +) - akan sangat membantu dalam hal ini.
Sekiranya sisa-sisa itu ternyata menjadi bintang neutron besar dengan medan magnet yang kuat, maka sumbernya akan menjadi lebih cerah pada panjang gelombang sinar-X dan radio pada tahun-tahun mendatang kerana gelembung tenaga tinggi mengejutkan dengan kejutan yang semakin perlahan gelombang. Ketika gelombang kejutan melemah, para astronom menjangkakan bahawa ia akan terus menjadi lebih lemah daripada yang diperhatikan ketika baru-baru ini.
Walau apa pun, pemerhatian masa depan GW170817 pasti memberikan banyak maklumat, menurut J. Craig Wheeler, pengarang bersama kajian itu juga dari University of Texas. "GW170817 adalah peristiwa astronomi yang terus memberi," katanya. "Kami belajar banyak mengenai astrofizik objek paling padat yang diketahui dari peristiwa yang satu ini."
Sekiranya pemerhatian susulan ini mendapati bahawa bintang neutron berat adalah hasil daripada penggabungan, penemuan ini akan mencabar teori mengenai struktur bintang neutron dan seberapa besar jumlahnya. Sebaliknya, jika mereka mendapati bahawa ia membentuk lubang hitam kecil, maka ia akan mencabar pandangan ahli astronomi mengenai had jisim lubang hitam yang lebih rendah. Bagi ahli astrofizik, pada dasarnya ini adalah senario win-win.
Sebagai pengarang bersama Bruce Grossan dari University of California di Berkeley menambah:
“Pada awal karier saya, para astronom hanya dapat melihat bintang-bintang neutron dan lubang hitam di galaksi kita sendiri, dan sekarang kita memerhatikan bintang-bintang eksotik di seberang kosmos. Sungguh mengasyikkan untuk hidup, melihat instrumen seperti LIGO dan Chandra menunjukkan banyak perkara menarik yang ditawarkan alam semula jadi. "
Memang, melihat lebih jauh ke dalam kosmos dan kembali ke masa lalu telah banyak mendedahkan tentang Alam Semesta yang sebelumnya tidak diketahui. Dan dengan instrumen yang lebih baik dikembangkan untuk tujuan mempelajari fenomena astronomi dengan lebih terperinci dan pada jarak yang lebih jauh, sepertinya tidak ada batasan untuk apa yang mungkin kita pelajari. Dan pastikan untuk melihat video penggabungan GW170817 ini, milik Observatory Chandra X:
