Bintang-bintang Neutron adalah salah satu objek astronomi yang paling menarik di Alam Semesta yang diketahui. Selain menjadi jenis bintang yang paling padat (dengan kemungkinan pengecualian bintang quark), mereka juga dikenali untuk membentuk pasangan binari dengan bintang besar. Sehingga kini, hanya 39 sistem seperti itu yang ditemui, dan lebih sedikit yang dikesan terdiri dari bintang besar dan bintang neutron sinar gamma yang sangat bertenaga (VHE).
Sehingga kini, hanya dua sistem ini telah dijumpai, yang kedua ditemui beberapa tahun yang lalu oleh sepasukan ahli astronomi antarabangsa yang dikenali sebagai kolaborasi Sistem Teleskop Pengimejan Sinaran Sangat Energetik (VERITAS). Selain penemuan yang jarang ditemui, penemuan ini juga sangat beruntung, kerana tingkah laku luar biasa yang mereka perhatikan berasal dari sistem ini tidak akan berlaku lagi sehingga 2067.
Ringkasnya, bintang-bintang neutron adalah sisa-sisa bintang yang padat yang telah meletup di supernova, meninggalkan objek yang padat dan padat yang berputar dengan cepat. Ini menyebabkan bintang neutron menghasilkan medan magnet yang kuat yang memfokuskan sinarannya menjadi sinar yang ketat, yang muncul seperti rumah api ketika dilihat dari tepi. Apabila sinar ini bersilang dengan Bumi, para astronom dapat mengesan denyutan ini di radio dan panjang gelombang lain.
Oleh kerana biasa bagi bintang besar untuk pasangan binari bentuk, tidak menghairankan bahawa beberapa pulsar mempunyai pendamping yang mengorbit yang bertahan dari pasangannya menjadi supernova. Umumnya sistem ini mempunyai cakera serpihan, yang dipengaruhi oleh pulsar yang cepat berputar. Ketika radiasi bertabrakan dengan serpihan, ia menghasilkan zarah bermuatan yang dapat dipercepat hingga hampir dengan kecepatan cahaya, menghasilkan sinar gamma tenaga yang sangat tinggi (VHE).
Dengan menggunakan empat teleskop 12 m di Observatorium Fred Lawrence Whipple, yang dikendalikan oleh Observatorium Astrofisik Smithsonian (SAO), kolaborasi VERITAS mula mengesan apa yang dianggap sebagai sistem pulsar sinar-gamma VHE pada tahun 2016. Sumber ini terletak di tapak semaian bintang besar sekitar 5000 tahun cahaya dari Bumi ke arah buruj Cygnus.
Dengan bantuan pasukan ahli astronomi yang menggunakan dua teleskop 17m Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) (terletak di Balai Cerap El Roque de Los Muchachos di Kepulauan Canary), pasukan itu mendapati bahawa pulsar mempunyai sahabat bintang besar yang mengorbitnya setiap 50 tahun dalam orbit yang sangat elips. Kedua-dua pasukan juga mengira bahawa bintang-bintang akan berada di titik terdekat di orbitnya pada 13 November 2017, dan tidak akan sampai lagi pada tahun 2067.
Para pengarah kolaborasi VERITAS sebelumnya telah melakukan penyertaan dengan ahli astronomi lain untuk memantau sistem ini sebelum, semasa dan setelah pendekatan terdekatnya. Dengan menggunakan empat teleskop Fred Lawrence Whipple Observatory, mereka mengesan sinar gamma dari kilatan radiasi Cherenkov yang sangat singkat yang muncul di langit ketika mereka diserap oleh atmosfer Bumi.
Pemerhatian awal, yang dilakukan pada tahun 2016, menunjukkan pelepasan sinar gamma yang lemah, yang selaras dengan kenyataan bahawa sistem binari tertanam di taman asuhan bintang. "Pelepasan tahap rendah dan stabil ini kemungkinan besar berasal dari nebula yang terus-menerus dikuasakan oleh pulsar," kata Ralph Bird, seorang penyelidik pasca doktoral di University of California Los Angeles yang memainkan peranan utama dalam kempen VERITAS.
Oleh itu para saintis menunggu bintang-bintang mencapai titik terdekat di orbitnya untuk melihat apakah akan ada perubahan. Menurut Alicia López Oramas, seorang penyelidik dengan MAGIC di Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), dan salah seorang penulis kajian yang sesuai, "sistem yang unik itu diharapkan dapat memancarkan sinar gamma bertenaga tinggi selama pendekatan ini , dan peluang ini tidak boleh dilepaskan. "
Menjelang bulan September, keadaan mula berubah secara drastik. Sebagai Tyler Williamson, pelajar siswazah dari Jabatan Fizik dan Astronomi University of Delaware dan penyumbang utama VERITAS, menunjukkan:
"Fluks sinar gamma yang kami amati pada bulan September adalah dua kali dari nilai sebelumnya. Semasa pendekatan terdekat antara bintang dan pulsar, pada November 2017, aliran meningkat 10 kali ganda dalam satu malam. "
Untuk menjelaskan tingkah laku ini, pasukan ini memadankan model teoritis berdasarkan teori terkini mengenai pulsar, cakera serpihan dan pelepasan yang dihasilkan untuk pemerhatian mereka. Ini terbukti tidak berjaya, yang menyebabkan mereka menyimpulkan bahawa semakan penting diperlukan, yang merangkumi maklumat yang lebih baik mengenai pertemuan antara dua bintang.
Ringkasnya, lebih banyak pemerhatian terhadap pasangan binari ini diperlukan sebelum pemodelan yang tepat dapat dibuat. Ini tidak menghairankan kerana sistem ini hanyalah kes kedua dari sistem pulsar binari yang menunjukkan pelepasan sinar gamma VHE. Walaupun begitu, pemerhatian yang dikumpulkan oleh kedua-dua pasukan tidak ternilai, mengingat bahawa semua penjelasan sebelumnya mengenai tingkah laku binari sinar pulsa gamma VHE adalah spekulasi.
Pada tahun-tahun mendatang, para saintis merancang untuk terus memerhatikan ini dan pulsar lain untuk memantau tingkah laku eksotik yang berasal dari jenis objek yang melampau ini. Dan jika model yang tepat dapat dikembangkan untuk sistem tertentu ini, ia akan sangat bernilai bagi para saintis, yang memberikan gambaran mengenai kelahiran dan evolusi objek padat - mulai dari pulsar hingga sistem lubang hitam binari.
Seperti yang dinyatakan oleh Wystan Benbow, ahli astrofizik dengan CfA, "pelaburan berterusan dalam pengoperasian kemudahan unik yang unggul seperti VERITAS sangat penting dan akan memastikan peluang lebih lanjut untuk mencapai sains transformatif."
Kerjasama VERITAS adalah sekumpulan 80 saintis dari 20 institusi yang berpusat di Amerika Syarikat, Kanada, Jerman dan Ireland. Kajian yang menjelaskan penemuan mereka baru-baru ini muncul di Surat Jurnal Astrofizik. Observatorium Fred Lawrence Whipple dikendalikan oleh Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).
