Bintang Neuron, Sang Bintang deng

SI EKSOTIS, SANG BINTANG NEUTRON!

Dari sekian banyak bintang di angkasa, ada satu bintang yang menarik perhatian ilmuwan hingga saat ini. Bintang neutron, begitu namnya, menarik perhatian para ilmuwan karena kondisinya yang sangat ekstrem. Betapa tidak. Bintang yang memiliki diameter hanya sekitar 25 km ini memiliki massa sekitar 1,4 kali massa matahari atau setara dengan setengah juta kali massa bumi. Dengan demikian medan gravitasi di permukaan bintang ini berkisar 200 milyar kali lebih kuat dari medan gravitasi di permukaan bumi.

Medan gravitasi sebesar ini akan mampu meremukkan benda-benda yang ada dipermukaannya serta atom-atom penyusun benda tersebut. Sebagai gambaran, seseorang yang jatuh ke permukaan bintang neutron akan menabrak permukaannya dengan kecepatan 150.000 km per detik atau energi yang dihasilkan oleh tabrakan tersebut setara dengan 100 megaton ledakan nuklir. Tidak hanya sampai di situ. Sebuah bintang neutron dapat memiliki medan magnetik hingga 100 gigatesla. Medan magnet sebesar itu dapat menghancurkan semua informasi di dalam semua kartu kredit yang ada di atas permukaan bumi, jika bintang neutron diletakkan pada orbit bulan. Sebagai perbandingan, medan magnet bumi hanya berkekuatan sekitar 60 mikrotesla.

Apa itu Bintang Neutron?

Bintang neutron adalah jenis bintang padat yang bisa dihasilkan dari keruntuhan gravitasi sebuah bintang berukuran besar setelah terjadi supernova. Bintang neutron diketahui sebagai bintang dengan ukuran terkecil namun dengan kepadatan terbesar dibandingkan semua jenis bintang yang telah dipelajari di alam semesta; dengan radius 12–13 km, bintang neutron dapat memiliki massa sampai dua kali lebih besar dari massa matahari.

Bintang neutron (neutron star) adalah fase akhir siklus hidup bintang besar.Sehingga, dapat di simpulkan Bintang neutron termasuk objek terpadat di alam semesta yang hampir keseluruhannya terdiri dari neutron!

Proses Terbentuknya Bintang Netron

bintang neutron berawal dari bintang biasa yang sudah kehabisan bahan bakar nuklirnya. Bintang-bintang yang terlihat di malam hari mengalami kesetimbangan antara gaya gravitasi yang berusaha mengerutkan bintang dan gaya-gaya akibat ledakan nuklir yang berusaha membuyarkan materi bintang.

Saat bahan bakarnya habis, gaya gravitasi mulai bekerja dan terjadilah serangkaian reaksi fusi dan fisi nuklir yang diikuti dengan proses supernova, suatu ledakan maha dahsyat yang memancarkan cahaya terang benderang mengalahkan seluruh cahaya yang ada di galaksi tempat bintang bermukim.

Cahaya ini muncul dari pelepasan energi akibat penurunan drastis massa bintang (hukun kekekalan energi, E=mc2). Diyakini bahwa bintang netron berasal dari bintang berukuran 15 hingga 30 kali matahari (meski demikian, angka ini terus berubah dengan meningkatnya akurasi simulasi supernova). Bintang yang lebih berat akan menjadi lubang hitam (black hole) sedangkan bintang yang lebih ringan akan berakhir sebagai kerdil putih (white dwarf) jika mereka mengalami proses serupa. Di samping itu, hukum kekekalan momentum akan menaikkan rotasi bintang secara drastis, suatu penjelasan mengapa bintang neutron dapat berotasi hingga 600 putaran per detik.

Dari informasi energi ikat nuklir diketahui bahwa reaksi fusi yang terjadi akan berhenti jika material bintang telah menjadi besi. Dengan demikian terjadi penumpukan besi hingga massa bintang neutron menjadi 1,4 kali massa matahari. Setelah mencapai fase ini gaya degenerasi elektron yang selama ini mampu melawan gaya pengerutan gravitasi mulai menyerah. Tekanan gravitasi yang sangat kuat akan memicu proses URCA, yaitu proses penggabungan proton dan elektron menjadi netron dan neutrino. Karena neutrino sangat halus, diyakini ia berinteraksi sedikit sekali dengan material bintang dan, setelah membantu terjadinya proses supernova, neutrino akan pergi. Tinggalah netron yang selanjutnya membentuk bintang neutron.

Struktur Bintang Nuetron

Gaya gravitasi di permukaan bintang neutron sangat besar, 200 milyar kali lebih kuat dari gravitasi bumi. Bersama-sama dengan medan magnetik sebesar 100 gigatesla yang muncul akibat rotasi bintang neutron, gaya ini sanggup menghancurkan seluruh struktur atom yang ada di permukaannya. Dengan demikian permukaan bintang neutron hanya didominasi oleh nukleus (inti atom) besi. Jika kita masuk sedikit ke dalam, kita akan menemukan tekanan yang sangat besar, sehingga kerapatannya dapat mencapai 1 ton/cc. Nukleus-nukleus yang lebih berat menghuni daerah ini. Di tempat yang lebih dalam kerapatan menjadi 400.000 ton/cc, suatu keadaan yang memungkinkan netron untuk bebas bergerak mengalir keluar dari nukleus.

Lebih dalam lagi, kita akan menemukan apa yang disebut peneliti sebagai deretan “pasta-antipasta”. Deretan ini dimulai pada kerapatan sekitar 1 juta ton/cc, suatu tempat dimana nukleon-nukleon bergabung mirip seperti “daging-bakso”. Lebih ke dalam lagi kita akan menemui bentuk “lasagna-antilasagna”, “spageti-antispageti”, serta apa yang dinamakan “keju Swiss”. Di tempat yang kerapatannya melebihi 280 juta ton/cc dapat muncul partikel-partikel eksotis seperti kondensat-pion, hiperon-lambda, isobar delta, serta plasma quark-gluon. Meski perkiraan teoretis ini sangat mencengangkan, pengamatan langsung bintang neutron belum sepenuhnya dapat memberi dukungan.

Penelitian yang Dilakukan

Relatif tidak terlalu sulit untuk menghitung tekanan, rapat-massa dan jari-jari bintang neutron, asalkan rapat-massa di pusat bintang neutron serta persamaan keadaan materi bintang neutron diketahui. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan salah satu solusi persamaan relativitas umum Einstein yang disebut sebagai persamaan Tolman-Oppenheimer-Volkoff. Dari sini momen inersia bintang neutron juga dapat dihitung. Saat ini, pengamatan eksperimen mulai diarahkan untuk mengukur momen inersia bintang neutron. Masalahnya adalah: persamaan keadaan materi yang ekstrem-rapat ini tidak diketahui secara pasti dan para ilmuwan hanya dapat mengandalkan model matematis. Untungnya, eksperimen materi super-rapat dapat dilakukan di atas permukaan bumi melalui tumbukan ion-ion berat, seperti yang dilakukan oleh para fisikawan di GSI Darmstadt, Jerman, dan di RHIC Brookhaven, Amerika. Hasil eksperimen ini dapat dimanfaatkan untuk memperbaiki model-model persamaan keadaan tadi, sehingga pengamatan bintang neutron dapat memberi informasi akurat tentang kerapatan massa di pusat bintang neutron. Pada akhirnya para ilmuwan akan mampu memperkirakan secara akurat apa yang terdapat dan terjadi di dalam bintang neutron.

Beberapa Fakta Menarik Tentang Bintang Neurtron

1. Bintang neutron terbentuk dari ledakan supernova yang dipicu oleh keruntuhan massa bintang besar yang telah kehabisan bahan bakar.

Bagian inti bintang terkompresi oleh tekanan gravitasi sehingga menghasilkan bintang neutron yang sangat padat.

2. Akibat ukuran yang berkurang dari sebelumnya (bintang besar), bintang neutron berotasi sangat cepat.

3. Bintang neutron termasuk benda paling padat di alam semesta dan karena kompresi, gravitasi permukaan bintang neutron sangat tinggi yaitu sekitar 1.011 kali lipat gravitasi bumi!

Sebuah benda yang jatuh ke permukaan bintang neutron akan dipercepat hingga sekitar 1012m/s2, membuat benda tersebut hancur dan terurai menjadi atom-atom penyusunnya.

Untuk melepaskan diri dari gravitasi permukaan bintang neutron, seseorang harus bergerak dengan kecepatan 100.000 km/s atau sekitar sepertiga kecepatan cahaya.

4. Agar bintang besar menjadi bintang neutron, massanya harus 8 kali lebih besar dari massa matahari, tetapi tidak melebihi 20 sampai 30 kali massa matahari.

Jika suatu bintang memiliki massa lebih besar dari 30 kali massa matahari, maka yang terbentuk bukan bintang neutron melainkan lubang hitam (black hole).

Karakteristik

1. Bintang neutron memiliki kepadatan amat tinggi hingga sesendok bintang neutron akan lebih berat dari sebuah gunung!

Satu sendok teh bintang neutron memiliki berat sekitar 5×10^12kg.

Sebuah bintang neutron bisa sekecil ukuran sebuah kota di bumi, katakanlah Jakarta, tetapi berbobot lebih dari matahari!

2. Bintang neutron memiliki medan magnet yang sangat tinggi. Kekuatan medan magnet bintang neutron sekitar 1.012 Gauss atau 1.013 kali lebih besar medan magnet bumi!

Struktur

1. Permukaan bintang neutron, pada suhu sekitar 1 juta Kelvin, sebagian besar terdiri dari inti atom besi dalam kondisi yang sangat padat.

2. Atmosfer bintang neutron memiliki ketebalan 1 meter dan didominasi oleh medan magnet intens sebesar 1.012 Gauss.

3. Saat menggali lebih dalam ke bintang neutron, kepadatan akan semakin tinggi seiring dengan ditemukannya nukleus yang terdiri dari neutron. Inti bintang neutron diperkirakan terdiri dari cairan superkonduktor proton dan elektron!

Penemuan

1. Bintang neutron pertama kali dihipotesiskan segera setelah penemuan neutron pada tahun 1933 oleh Walter Baade dan Fritz Zwicky untuk menjelaskan pemicu supernova.

2. Pada tahun 1965, Antony Hewish dan Samuel Okoye pertama kali menemukan sebuah objek yang memancarkan radiasi gelombang radio di Nebula Kepiting yang terletak di konstelasi Orion.

3. Setelah penelitian intensif, penemuan itu dikonfirmasi sebagai bintang neutron yang kemudian direvisi menjadi bintang neutron berotasi atau disebut pulsar.

Misi Bary NASA untuk Mempelajari Bintang Neutron Misterius, Bantuan dalam Navigasi Luar Angkasa

Sebuah misi NASA baru menuju Stasiun Antariksa Internasional bulan depan untuk mengamati salah satu objek teramati yang paling aneh di alam semesta.

Peluncuran 1 Juni, Explorer Komposisi Interior Neutron Star (NICER) akan dipasang di atas stasiun luar angkasa sebagai misi pertama yang didedikasikan untuk mempelajari bintang neutron, sejenis bintang yang ambruk yang begitu padat sehingga para ilmuwan tidak yakin bagaimana materi berperilaku jauh di dalamnya.

Bintang neutron memulai hidupnya sebagai bintang antara sekitar tujuh dan 20 kali massa matahari kita. Ketika jenis bintang kehabisan bahan bakar, ia runtuh di bawah bobot sendiri, menghancurkan intinya dan memicu ledakan supernova. Yang tersisa adalah bola ultra padat hanya sekitar 12 mil (20 kilometer) di seberang, seukuran kota, namun dengan massa dua kali lipat matahari terjepit di dalam. Di Bumi, satu sendok teh bahan bintang neutron akan menimbang satu miliar ton.

"Jika Anda membawa Gunung Everest dan meremasnya menjadi semacam tong gula, itu adalah jenis kerapatan yang sedang kami bicarakan," kata Keith Gendreau, penyidik ​​utama NICER di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard milik NASA di Greenbelt, Maryland.

Karena bintang neutron sangat padat, para ilmuwan tidak yakin bagaimana materi berperilaku di interior mereka. Dalam pengalaman sehari-hari, benda-benda tersusun dari atom. Saat bintang neutron terbentuk, atomnya hancur dan bergabung. Akibatnya, sebagian besar bintang neutron terdiri dari partikel subatomik yang dikemas ketat - terutama neutron, serta proton dan elektron, di berbagai negara bagian. Pengukuran NICER akan membantu ilmuwan memahami dengan lebih baik bagaimana materi berperilaku dalam lingkungan ini.

"Begitu Anda berada di bawah permukaan bintang neutron, tekanan dan kerapatan meningkat sangat cepat, dan segera Anda berada di lingkungan yang tidak dapat Anda hasilkan di laboratorium manapun di Bumi," kata ilmuwan riset Universitas Columbia Slavko Bogdanov. , Yang memimpin grup pemodelan kurva ringan NICER.

Satu-satunya benda yang diketahui lebih padat dari bintang neutron adalah sepupu gelapnya, yaitu lubang hitam. Sebuah lubang hitam terbentuk saat sebuah bintang lebih dari sekitar 20 kali massa matahari kita runtuh. Sebuah gravitasi kuat lubang hitam membentuk penghalang yang dikenal sebagai cakrawala peristiwa, yang mencegah pengamatan langsung. Jadi para ilmuwan beralih ke bintang neutron untuk mempelajari materi di batas paling ekstrim yang paling ekstrem.

"Bintang neutron mewakili batas kerapatan alami untuk benda stabil yang tidak dapat Anda capai tanpa menjadi lubang hitam," kata Godaven Zaven Arzoumanian, kepala peneliti kepala sekolah NICER dan pimpinan sains. "Kami tidak tahu apa yang terjadi dengan materi di dekat kepadatan maksimum ini."

Untuk mempelajari batas ini, NICER akan mengamati bintang neutron yang berputar cepat, juga dikenal sebagai pulsar. Bintang-bintang ini bisa berputar ratusan kali per detik, lebih cepat dari bilah blender rumah tangga. Pulsar juga memiliki medan magnet yang sangat kuat, triliunan kali lebih kuat dari pada Bumi. Kombinasi rotasi cepat dan magnetisme yang kuat mempercepat partikel mendekati kecepatan cahaya. Beberapa partikel ini mengikuti medan magnet ke permukaan, turun di kutub magnet dan memanaskannya sampai terbentuknya titik panas yang bersinar terang di sinar X-ray.

"NICER dirancang untuk melihat emisi sinar-X dari titik-titik panas tersebut," kata Arzoumanian. "Seiring titik-titik menyapu ke arah kita, kita melihat lebih banyak intensitas saat mereka memasuki pemandangan kita dan saat mereka bergerak keluar, cerah dan meredupkan ratusan kali setiap detik."

Sebuah gravitasi bintang neutron begitu kuat sehingga melengkung ruang-waktu, kain kosmos, mendistorsi pandangan kita tentang permukaan bintang dan titik panasnya yang menyapu. NICER akan mengukur perubahan kecerahan yang berkaitan dengan distorsi ini saat bintang berputar. Ini akan memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan radius pulsar, sebuah pengukuran kunci yang diperlukan untuk memahami struktur interiornya.

"Begitu kita memiliki ukuran massa dan radius, kita bisa mengikat hasil tersebut secara langsung ke dalam fisika nuklir dari apa yang terjadi saat Anda memampatkan begitu banyak massa menjadi volume kecil seperti itu," kata Arzoumanian.

Selain memahami bagaimana bintang neutron disatukan, pengamatan NICER juga akan membantu ilmuwan memahami dengan lebih baik massa kritis yang harus dicapai bintang sebelum bisa berubah menjadi lubang hitam. Ini sangat penting dalam sistem di mana bintang neutron mengorbit bintang lain, yang memungkinkan mereka menarik bahan dari bintang pendamping dan mendapatkan lebih banyak massa.

"Semakin banyak bintang neutron yang kita amati pada massa tinggi, semakin tinggi ambang massa menjadi bintang yang berubah menjadi lubang hitam," kata anggota tim ilmuwan NICER Alice Harding di Goddard. "Memahami apa itu massa kritis yang akan membantu kita menentukan berapa banyak lubang hitam dan bintang neutron yang ada di alam semesta."

NICER juga akan memberi ilmuwan dan teknolog kesempatan unik untuk melakukan kemajuan dalam navigasi luar angkasa. Pengukuran sinar-Xnya akan mencatat waktu kedatangan pulsa dari masing-masing bintang neutron yang diamati, dengan menggunakan emisi pulsar biasa sebagai jam kosmik ultra-presisi, menandingi keakuratan jam atom seperti yang digunakan di dalam satelit GPS. Perangkat lunak penerbangan terintegrasi - yang dikembangkan untuk demonstrasi Stasiun Penjelajah X-ray Timing dan Navigasi Teknologi (SEXTANT) - dapat melihat bagaimana perkiraan kedatangan pulsa sinar-X dari perubahan bintang neutron yang diberikan saat NICER bergerak dalam orbitnya. Perbedaan antara waktu kedatangan yang diharapkan dan aktual memungkinkan SEXTANT untuk menentukan orbit NICER semata-mata dengan mengamati pulsar.

Meskipun pesawat ruang angkasa di orbit Bumi menggunakan sistem GPS yang sama yang membantu pengemudi menavigasi di lapangan, tidak ada sistem ekuivalen yang tersedia untuk pesawat luar angkasa yang bepergian jauh melampaui Bumi.

"Tidak seperti satelit GPS, yang mengorbit mengelilingi Bumi, pulsar didistribusikan ke seluruh galaksi kita," kata Jason Mitchell, manajer proyek SEXTANT di Goddard. "Jadi kita bisa menggunakannya untuk membentuk sistem seperti GPS yang bisa mendukung navigasi ruang angkasa di seluruh tata surya, memungkinkan eksplorasi di dalam angkasa di masa depan."

Pemasangan di stasiun luar angkasa memberi ilmuwan dan teknolog kesempatan untuk mengembangkan misi multi guna pada platform yang mapan.

"Dengan misi NICER-SEXTANT, kami memiliki kesempatan bagus untuk menggunakan Stasiun Luar Angkasa Internasional untuk mendemonstrasikan teknologi yang akan membawa kita ke tata surya luar dan ke luar, dan memberi tahu kita tentang beberapa benda paling menarik di langit," Gendreau Kata.

NICER adalah Misi Kesempatan Astrofisika dalam program Penjelajah NASA, yang menyediakan kesempatan terbang yang sering untuk penyelidikan ilmiah kelas dunia dari ruang dengan menggunakan pendekatan manajemen yang inovatif, efisien dan efisien di dalam area sains holistik dan astrofisika.Direktorat Misi Teknologi Antariksa NASA mendukung komponen misi SEXTANT, yang mendemonstrasikan navigasi pesawat ruang angkasa berbasis pulsar.

Demikian Pembahasan tentang Bintang Neutron. bintang yang selalu menarik untuk di pelajari baik itu oleh orang-orang yang bergerak dibidangnya, maupun orang-orang yang berusaha ingin tahu tentang si eksotis bintang Neutron ini.

sumber : fisikanet.lipi.go.id, amazine.co, asa.gov