M15 mempunyai sistem bintang neutron berganda yang akhirnya akan bergabung dengan ganas. Kredit gambar: NOAO Klik untuk membesarkan
Letupan sinar gamma adalah letupan paling kuat di alam semesta, memancarkan sejumlah besar radiasi tenaga tinggi. Selama beberapa dekad asal usul mereka adalah misteri. Para saintis kini percaya bahawa mereka memahami proses yang menghasilkan pecah sinar gamma. Walau bagaimanapun, kajian baru oleh Jonathan Grindlay dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) dan rakan-rakannya, Simon Portegies Zwart (Institut Astronomi, Belanda) dan Stephen McMillan (Universiti Drexel), menunjukkan sumber yang sebelumnya diabaikan untuk beberapa gamma- pecah sinar: pertemuan bintang dalam kelompok globular.
"Sebanyak sepertiga dari semburan sinar gamma pendek yang kita amati mungkin berasal dari penggabungan bintang neutron dalam kelompok globular," kata Grindlay.
Letupan sinar gamma (GRB) terdapat dalam dua "rasa" yang berbeza. Beberapa bertahan sehingga satu minit, atau lebih lama lagi. Ahli astronomi percaya bahawa GRB panjang dihasilkan apabila bintang besar meletup di hypernova. Letupan lain hanya bertahan dalam masa sepersekian saat. Ahli astronomi berteori bahawa GRB pendek berasal dari perlanggaran dua bintang neutron, atau bintang neutron dan lubang hitam.
Kebanyakan sistem bintang neutron berganda berpunca dari evolusi dua bintang besar yang sudah saling mengorbit. Proses penuaan semula jadi akan menyebabkan kedua-duanya menjadi bintang neutron (jika mereka bermula dengan jisim tertentu), yang kemudian berputar bersama-sama selama berjuta-juta atau berbilion tahun sehingga mereka bergabung dan melepaskan pecah sinar gamma.
Penyelidikan Grindlay menunjukkan sumber GRB pendek lain yang berpotensi - kelompok globular. Gumpalan globular mengandungi beberapa bintang tertua di alam semesta yang dijejalkan ke ruang yang ketat hanya beberapa tahun cahaya. Tempat yang ketat seperti itu menimbulkan banyak pertemuan hebat, yang sebahagiannya menyebabkan pertukaran bintang. Sekiranya bintang neutron dengan pendamping bintang (seperti kerdil putih atau bintang urutan utama) bertukar pasangannya dengan bintang neutron yang lain, pasangan bintang neutron yang dihasilkan akhirnya akan berputar bersama dan bertabrakan dengan meletup, mewujudkan pecah sinar gamma.
"Kami melihat sistem prekursor ini, mengandung satu bintang neutron dalam bentuk pulsar milisaat, di seluruh tempat dalam kelompok globular," kata Grindlay. "Plus, kelompok globular sangat rapat sehingga anda mempunyai banyak interaksi. Ini adalah kaedah semula jadi untuk membuat sistem bintang neutron berganda. "
Ahli astronomi melakukan kira-kira 3 juta simulasi komputer untuk mengira kekerapan sistem bintang neutron berganda dapat terbentuk dalam kelompok globular. Mengetahui berapa banyak yang telah terbentuk sepanjang sejarah galaksi, dan kira-kira berapa lama masa yang diperlukan untuk penggabungan sistem, mereka kemudian menentukan frekuensi ledakan sinar gamma pendek yang diharapkan dari binari kelompok globular. Mereka menganggarkan bahawa antara 10 dan 30 peratus dari semua letupan sinar gamma pendek yang kita amati mungkin berpunca dari sistem tersebut.
Anggaran ini mengambil kira trend ingin tahu yang ditemui oleh pemerhatian GRB baru-baru ini. Penggabungan dan oleh itu pecah dari apa yang disebut binari bintang neutron "cakera" - sistem yang dibuat dari dua bintang besar yang terbentuk bersama dan mati bersama - dianggarkan berlaku 100 kali lebih kerap daripada pecah dari binari kelompok globular. Namun segelintir GRB pendek yang berada tepat berada cenderung berasal dari lingkaran galaksi dan bintang yang sangat tua, seperti yang diharapkan untuk kelompok globular.
"Ada masalah pembukuan besar di sini," kata Grindlay.
Untuk menjelaskan perbezaan tersebut, Grindlay menunjukkan bahawa pecahan dari binari cakera cenderung lebih sukar untuk dilihat kerana cenderung memancarkan sinaran pada letupan yang lebih sempit yang dapat dilihat dari arah yang lebih sedikit. "Berseri" yang lebih sempit mungkin disebabkan oleh bintang bertabrakan yang putarannya sejajar dengan orbitnya, seperti yang diharapkan untuk binari yang telah bersama sejak saat kelahiran mereka. Bintang yang baru bergabung, dengan orientasi rawak mereka, mungkin memancarkan ledakan yang lebih luas ketika bergabung.
"Lebih banyak GRB pendek mungkin berasal dari sistem cakera - kami tidak melihat semuanya," jelas Grindlay.
Hanya kira-kira setengah lusin GRB pendek yang berada tepat di lokasi oleh satelit sinar gamma baru-baru ini, menjadikan kajian menyeluruh menjadi sukar. Apabila banyak contoh dikumpulkan, sumber GRB pendek harus difahami dengan lebih baik.
Makalah yang mengumumkan penemuan ini diterbitkan dalam edisi dalam talian Nature Physics edisi 29 Januari. Ia boleh didapati dalam talian di http://www.nature.com/nphys/index.html dan dalam bentuk praprint di http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Beribu pejabat di Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) adalah kerjasama bersama antara Smithsonian Astrophysical Observatory dan Harvard College Observatory. Para saintis CfA, yang disusun dalam enam bahagian penyelidikan, mengkaji asal usul, evolusi dan nasib akhir alam semesta.
Sumber Asal: Siaran Berita CfA
