Corak permukaan untuk mod kilasan yang berbeza. Klik untuk membesarkan
Letupan besar di permukaan bintang neutron memberi peluang kepada para astronom untuk mengintip ke dalam permukaannya, sama seperti bagaimana ahli geologi memahami struktur Bumi di bawah kaki kita. Letupan itu mengejutkan bintang neutron, dan membunyikannya seperti loceng. Getaran kemudian melewati lapisan dengan ketumpatan yang berbeza - licin atau padat - mengubah aliran sinar-X mati. Ahli astronomi mengira bahawa ia mempunyai kerak lebih tebal sedalam 1.6 km (1 batu), sesuai dengan anggaran teoritis.
Pasukan saintis AS-Jerman dari Max Planck Institute for Astrophysics dan NASA telah menggunakan Penjelajah Timing X-ray Rossi NASA untuk menganggarkan kedalaman kerak pada bintang neutron, objek paling padat yang diketahui di alam semesta. Kerak bumi, kata mereka, kira-kira 1.6 kilometer dalam dan dibungkus dengan ketat sehingga satu sendok teh bahan ini akan menimbang sekitar 10 juta tan di Bumi.
Pengukuran ini, yang pertama seumpamanya, datang dari letupan besar pada bintang neutron pada bulan Disember 2004. Getaran dari letupan tersebut menunjukkan perincian mengenai komposisi bintang tersebut. Teknik ini serupa dengan seismologi, kajian gelombang seismik dari gempa bumi dan letupan, yang memperlihatkan struktur kerak bumi dan dalamannya.
Teknik seismologi baru ini menyediakan cara untuk menyelidiki bahagian dalam bintang neutron, tempat yang penuh misteri dan spekulasi. Tekanan dan ketumpatan begitu kuat di sini sehingga intinya mungkin mengandungi zarah-zarah eksotik yang difikirkan hanya wujud pada masa Big Bang.
Dr Anna Watts, dari Max Planck Institute for Astrophysics in Garching, melakukan penyelidikan ini dengan kerjasama Dr. Tod Strohmayer dari Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland.
"Kami rasa letupan ini, yang paling besar pernah terjadi, benar-benar mengejutkan bintang itu dan benar-benar mulai membunyikannya seperti bel," kata Strohmayer. "Getaran yang dibuat dalam letupan, walaupun samar, memberikan petunjuk yang sangat spesifik tentang benda-benda aneh ini dibuat. Sama seperti loceng, cincin bintang neutron bergantung pada bagaimana gelombang melewati lapisan dengan ketumpatan yang berbeza, sama ada lembap atau padat. "
Bintang neutron adalah inti bintang satu kali ganda lebih besar daripada matahari. Bintang neutron mengandungi kira-kira 1.4 jisim suria bahan yang dijejalkan ke dalam sfera hanya sekitar 20 kilometer. Kedua saintis itu memeriksa bintang neutron bernama SGR 1806-20, yang terletak kira-kira 40.000 tahun cahaya dari Bumi di buruj Sagittarius. Objek itu berada dalam subkelas bintang neutron yang sangat magnetik yang disebut magnetar.
Pada 27 Disember 2004, permukaan SGR 1806-20 mengalami letupan yang belum pernah terjadi sebelumnya, peristiwa paling terang yang pernah dilihat dari luar sistem suria kita. Letupan, yang disebut hyperflare, disebabkan oleh perubahan mendadak di medan magnet kuat bintang yang memecahkan kerak bumi, kemungkinan menghasilkan gempa besar. Kejadian itu dikesan oleh banyak pemerhati ruang angkasa, termasuk Rossi Explorer, yang mengamati cahaya sinar-X yang dipancarkan.
Strohmayer dan Watts berpendapat bahawa ayunan adalah bukti getaran kilasan global dalam kerak bintang. Getaran ini serupa dengan gelombang S yang diamati semasa gempa bumi, seperti gelombang yang bergerak melalui tali. Kajian mereka, berdasarkan pemerhatian getaran dari sumber ini oleh Dr. GianLuca Israel dari Institut Astrofizik Nasional Itali, menemui beberapa frekuensi baru semasa hiperflare.
Watts dan Strohmayer kemudiannya mengesahkan pengukuran mereka menggunakan Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager NASA, sebuah pemerhatian solar yang juga merakam hiperflare, dan menemui bukti pertama untuk ayunan frekuensi tinggi pada 625 Hz, menunjukkan gelombang yang melintasi kerak secara menegak.
Banyaknya frekuensi - mirip dengan akord, berbanding satu nota - membolehkan para saintis menganggarkan kedalaman kerak bintang neutron. Ini berdasarkan perbandingan frekuensi dari gelombang yang bergerak di sekitar kerak bintang dan dari mereka yang bergerak secara radikal melaluinya. Diameter bintang neutron tidak pasti, tetapi berdasarkan anggaran sekitar 20 kilometer, kerak bumi akan berada dalam kedalaman sekitar 1.6 kilometer. Angka ini, berdasarkan frekuensi yang diperhatikan, sesuai dengan anggaran teori.
Seismologi Starquake sangat menjanjikan untuk menentukan banyak sifat bintang neutron. Strohmayer dan Watts telah menganalisis data Rossi yang diarkibkan dari hyperflare magnetar 1998 yang redup (dari SGR 1900 + 14) dan mendapati ayunan bercerita di sini juga, walaupun tidak cukup kuat untuk menentukan ketebalan kerak.
Letupan bintang neutron yang lebih besar yang dikesan dalam sinar-X mungkin mendedahkan rahsia yang lebih dalam, seperti sifat jirim di inti bintang. Satu kemungkinan menarik ialah intinya mungkin mengandungi kuark percuma. Quark adalah blok bangunan proton dan neutron, dan dalam keadaan normal selalu terikat rapat. Mencari bukti untuk quark percuma akan membantu memahami hakikat sebenar jirim dan tenaga. Makmal di Bumi, termasuk pemecut zarah besar, tidak dapat menghasilkan tenaga yang diperlukan untuk mendedahkan kuark bebas.
"Bintang Neutron adalah makmal yang hebat untuk kajian fizik ekstrem," kata Watts. "Kami ingin dapat membuka pintu, tetapi kerana itu mungkin tidak akan berlaku, memerhatikan kesan hiperflar magnet pada bintang neutron mungkin merupakan perkara terbaik seterusnya."
Sumber Asal: Max Planck Society
