Bintang neutron “Black Widow” membutuhkan waktu satu jam untuk mengorbit bintang yang sedang dipanggang

Matahari kita sendirian di galaksi ini, tanpa pendamping dekat yang mengorbit dengannya. Tetapi sistem bintang biner sangat umum, dan tetangga terdekat kita tampaknya adalah sistem bintang tiga. Mengingat banyaknya jenis bintang yang berbeda, banyak sistem multi-bintang memiliki campuran organik yang aneh, dengan bintang-bintang raksasa yang tidak stabil mengorbit bersama bintang-bintang yang relatif teratur.

Dalam Nature edisi Rabu, para peneliti melaporkan kelangkaan: bintang neutron “janda hitam” yang cukup dekat dengan pendampingnya untuk meledakkannya dengan radiasi. Jika proses tersebut terus berlanjut, pada akhirnya akan menyebabkan bintang tersebut menguap dan mati. Dan untuk ukuran yang baik, pasangan ini juga memiliki pendamping jauh yang merupakan bintang kerdil kuno dan langka.

Mencari anomali

Pekerjaan dimulai pada arsip Fasilitas Transit Zwicky. ZTF dirancang untuk mensurvei seluruh langit di belahan bumi utara setiap dua hari dan menggunakan perangkat lunak untuk memilih apa pun yang berubah. Seringkali, ini bisa berarti ada sesuatu yang meledak: bintang tiba-tiba menyala (dalam beberapa kasus menjadi terlihat dari Bumi untuk pertama kalinya) karena telah meledak sebagai supernova.

Tapi pencarian ini mencari perubahan sementara dalam kecerahan: hal-hal yang secara berkala akan menyala dan memudar lagi. Seringkali ini karena pasangan yang mengorbit, dan para peneliti telah menggunakan pencarian mereka untuk mencari secara khusus biner yang dekat, di mana dua bintang mengorbit satu sama lain pada jarak yang pas dengan tata surya kita. Karena kedua bintang saling gerhana dari sudut pandang Bumi, jumlah total cahaya yang mencapai Bumi akan berubah secara berkala.

Salah satu hal yang keluar dari polling itu disebut ZTF J1406 + 1222, dan itu…aneh. Pengamatan lanjutan mengkonfirmasi bahwa cahaya dari sistem menunjukkan pola seperti gelombang sinus, naik dan turun secara teratur. Tapi dia melakukannya dengan jadwal yang singkat, dengan frekuensi hampir tidak lebih dari satu jam. Perilaku ini tidak disebabkan oleh gerhana karena beberapa panjang gelombang cahaya menunjukkan perubahan yang lebih signifikan daripada yang lain – beberapa panjang gelombang mengalami perbedaan intensitas 13 kali lipat selama siklus satu jam. Jika ZTF J1406 + 1222 termasuk gerhana bintang, sebagian besar panjang gelombang akan mengalami perubahan intensitas yang serupa.

Mengingat bahwa penjelasan yang jelas tampaknya tidak berhasil, para peneliti beralih ke penjelasan yang kurang jelas tetapi masih masuk akal. Dan yang mereka sukai juga termasuk sebuah bintang yang mengelilinginya dengan teman dekat yang tak terlihat. Namun dalam kasus ini, pendamping tak kasat mata itu menghasilkan sejumlah besar radiasi yang memanaskan bintang. Proses ini pada dasarnya menghasilkan bintang yang memiliki sisi “siang” yang bermandikan radiasi, sehingga lebih energik dan cerah, dan sisi “malam” memancarkan kecerahan bagian dalam bintang.

Berapa banyak energi yang dibutuhkan untuk mendapatkan perbedaan luminositas seperti ini? Para peneliti memperkirakannya dalam satuan ergs/sec yang sama sekali tidak berguna; Letakkan satuan yang paling tidak agak bisa dimengerti, bisa kurang lebih 10¹² megaton per detik. Yang, menurut sebagian besar standar, adalah banyak radiasi.

laba-laba tanpa jaring

Hanya ada beberapa hal yang dapat menghasilkan jenis radiasi ini. Para peneliti mengecualikan katai putih, yang menghasilkan banyak radiasi di wilayah spektrum ultraviolet. ZTF J1406 + 1222 tampaknya tidak memiliki banyak surplus di sana, yang berarti tidak mungkin ada katai putih. Ini meninggalkan bintang neutron sebagai penjelasan yang paling mungkin.

Ini bukan pertama kalinya sebuah sistem yang dekat dengan bintang neutron telah diamati. Kami telah cukup melihat bahwa mereka mengambil terminologi mereka sendiri. Orang pertama yang diidentifikasi mengambil nama itu.Pulsar Janda Hitam‘di mana bintang neutron menenggelamkan pendampingnya dalam radiasi yang cukup untuk menghancurkannya. Penemuan selanjutnya dari sistem serupa dikelompokkan bersama dalam kelas biner janda hitam, yang menjadi bagian dari klasifikasi umum biner laba-laba.

Pengamatan lebih dekat pada ZTF J1406 + 1222 menunjukkan bahwa bintang tersebut memiliki garis serapan hidrogen dalam spektrumnya. Ini sangat tidak biasa, mengingat sebagian besar bintang terdiri dari hidrogen berenergi tinggi yang menghasilkan banyak emisi. Tetapi dalam kasus ini, radiasi tampaknya telah mendorong sejumlah besar hidrogen menjauh dari bintang, di mana ia dapat menyerap radiasi dari lingkungan. Ini konsisten dengan gagasan bahwa ini adalah Sistem Janda Hitam, di mana bintang akan menguap.

ZTF J1406 + 1222 kebetulan adalah duo janda hitam terdekat yang diidentifikasi hingga saat ini dan menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana itu terbentuk. Tapi pertanyaan-pertanyaan ini melampaui bagian biner janda hitam dari sistem. Pengamatan juga mengungkapkan bahwa bintang tetangga kemungkinan terikat secara gravitasi, menjadikannya sistem bintang tiga. Dan tentu saja, bintang ini juga berada di sisi yang aneh, termasuk dalam kelas yang disebut (saya tidak mengada-ada) sub-kerdil yang keren. Ini sangat tua dan mengandung unsur-unsur tingkat yang sangat rendah selain hidrogen dan helium.

Akhirnya, tidak hanya komponen individual dari sistem ini yang aneh, tetapi sistem secara keseluruhan juga cukup aneh. Pendamping luar mengorbit sekitar 600 unit astronomi (satu AU adalah jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari). Pada jarak ini, gaya gravitasinya kecil, dan gangguan apa pun dapat merusak sistem bintang tiga. Yang sangat aneh karena orbit sistem mendekati inti galaksi, dan mungkin telah melihat ledakan supernova ketika bintang neutron terbentuk, yang berarti ZTF J1406 + 1222 memiliki banyak alasan untuk putus sekarang.

Semua ini memperkuat kesimpulan utama dari mereka yang menemukannya: ZTF J1406 + 1222 adalah sistem yang menarik yang membutuhkan banyak pemantauan tambahan.

sifat pemarah2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-04551-1 (Tentang DOI).