Gelombang Gravitasi Mengungkapkan Penggabungan Lubang Hitam–Bintang Neutron – Langit & Teleskop

Para astronom telah mendeteksi dua contoh pertama yang meyakinkan dari lubang hitam yang bergabung dengan bintang-bintang neutron. Anggota kolaborasi LIGO, Virgo, dan KAGRA (selanjutnya disebut LVK) melaporkan penemuan tersebut pada 1 Juli Surat Jurnal Astrofisika.

Para ilmuwan mendeteksi peristiwa selama paruh kedua dari pengamatan ketiga LIGO (disebut O3b), analisis lengkapnya masih akan datang. O3b berlangsung dari November 2019 hingga akhir Maret 2020. Dua peristiwa gelombang gravitasi, yang dijuluki GW200105 dan GW200115, berdesir melalui detektor hanya dalam jarak 10 hari, masing-masing pada 5 Januari 2020, dan 15 Januari 2020.

Ilustrasi gelombang gravitasi yang diciptakan oleh bintang neutron dan lubang hitam yang berputar ke arah satu sama lain.

Mark Myers (OzGrav / Universitas Swinburne)

Setiap penggabungan melibatkan lubang hitam yang cukup kecil (kurang dari 10 Matahari dalam bobot) yang dipasangkan dengan objek antara 1½ dan 2 massa matahari — tepat di kisaran yang diharapkan untuk bintang neutron. Pengamat tidak menangkap cahaya dari tabrakan, tetapi mengingat bahwa kedua tabrakan terjadi sekitar 900 juta tahun cahaya jauhnya, tidak mungkin menemukan kilatan, bahkan jika itu terjadi — dan kemungkinan tidak: Lubang hitam cukup besar sehingga melahap seluruh bintang neutron alih-alih merobeknya menjadi potongan-potongan kecil.

Anggota LVK telah melaporkan potensi tabrakan lubang hitam-bintang neutron sebelumnya, tetapi masih belum jelas apakah itu hanya kotoran dalam data. Dan musim panas lalu, mereka juga mengumumkan tabrakan membingungkan yang melibatkan bintang neutron paling masif atau lubang hitam terkecil yang diketahui. (Juri masih keluar, tapi setidaknya beberapa astronom condong ke lubang hitam.) Jadi dalam hal tingkat kepercayaan, dua peristiwa baru menandai yang pertama untuk studi gelombang gravitasi.

Bagaimana Mereka Terbentuk?

Lubang hitam yang terlibat dalam peristiwa GW200105 memiliki massa sekitar 9 Matahari dan tampaknya berputar perlahan, bahkan mungkin tidak berputar sama sekali. Itu mungkin menunjukkan itu adalah inti dari bintang yang runtuh, meskipun pengamatan sinar-X dari lubang hitam di bintang biner mempermasalahkannya.

Sayangnya, karena mereka empat sampai lima kali lebih besar dari bintang neutron, lubang hitam di kedua penggabungan menenggelamkan informasi yang jelas tentang putaran rekan mereka yang lebih kecil.

Anehnya, lubang hitam bermassa 6-matahari GW200115 mungkin telah berputar terbalik sehubungan dengan orbitnya yang menginspirasi. Objek yang lahir sebagai biner umumnya diperkirakan akan miring kurang dari 30° dari orbitnya di sekitar satu sama lain, sehingga sudut kemiringan lubang hitam mungkin berarti ia berpasangan dengan bintang neutron setelah pembentukan. Namun, tidak ada cara untuk mengetahui dengan pasti, memperingatkan anggota tim Chase Kimball (Northwestern University).

“Putaran yang tidak selaras dapat terjadi dalam beberapa cara,” jelasnya. Benar, objek yang menemukan satu sama lain di akhir kehidupan cenderung memiringkan segala macam arah, mungkin telah berganti pasangan beberapa kali saat bintang dan sisa-sisanya menari persegi melalui sebuah cluster. Tapi satu bintang juga bisa menjatuhkan teman natalnya ke samping ketika supernova atau membuang gas ke atasnya. “Saya tidak bisa memikirkan sepotong informasi yang akan membuat Anda secara definitif mengatakan bahwa penggabungan bintang neutron individu lubang hitam berasal dari satu atau lain saluran formasi.”

Tapi itu agregat yang penting. Tumpuk cukup deteksi tabrakan bintang-lubang hitam neutron, dan para astronom akan dapat mencari polanya. Jika banyak yang memiliki putaran yang tidak selaras, itu mungkin mendukung pasangan yang terlambat. Peneliti LVK telah melakukan analisis awal semacam ini pada lubang hitam dari katalog terbaru dan menemukan petunjuk bahwa kira-kira sepertiga dari lubang hitam yang bertabrakan adalah pasangan yang terlambat.

Kombinasi data dari ketiga jenis penggabungan — bintang neutron ganda, lubang hitam ganda, dan biner lubang hitam bintang neutron — akan menjadi penting. Proses formasi mana pun yang menghasilkan sebagian besar dari satu jenis biner kemungkinan akan menghasilkan banyak jenis lainnya. Jadi begitu para astronom mendapatkan pegangan yang lebih baik tentang seberapa sering berbagai jenis penggabungan terjadi, mereka akan dapat mempersempit proses mana yang akan membuat setiap jenis biner pada tingkat yang diamati dan membuat sketsa gambaran tentang bagaimana sistem kemungkinan terbentuk pada yang pertama. tempat.

Referensi:


Iklan

Post navigation