Riak Kedua dari Tabrakan Bintang Neutron

Gelombang gravitasi hasil tabrakan sepasang bintang neutron berhasil dideteksi untuk kedua kalinya!

Pada tahun 2017, untuk pertama kalinya gelombang gravitasi dari tabrakan dua bintang neutron berhasil dideteksi. Peristiwa ini menjadi awal era astronomi multikurir karena tabrakan dua bintang neutron bukan hanya diketahui keberadaannya dari riak gravitasi yang ditimbulkan melainkan juga dari semburan sinar gamma yang dihasilkan dan bisa diamati oleh teleskop di Bumi maupun di angkasa.

Tahun 2019, detektor LIGO-VIRGO kembali menorehkan catatan baru penemuan tabrakan sepasang bintang neutron. Peristiwa ini diberi kode GW190425, sesuai waktu terdeteksinya riak oleh kolaborasi LIGO-VIRGO yakni 25 April 2019.

Dari sepasang detektor LIGO, hanya LIGO-Livingston (LLO) yang berhasil mendeteksi sinyal kuat dari riak GW190425. Detektor LIGO-Hanford yang jadi pasangan LLO di Amerika sedang luring.

Data gelombang gravitasi GW190425 juga direkam oleh Detektor VIRGO yang berada di Italia. Akan tetapi, sensitivitas VIRGO yang lebih rendah serta lokasi objek di luar jangkauan VIRGO membuat sinyal yang ditangkap lebih lemah. Walaupun demikian, data dari VIRGO bukan hanya mengonfirmasi tabrakan tersebut melainkan ikut membantu dalam menentukan parameter sumber tabrakan.

Berbeda dari deteksi GW170817 yang menghasilkan semburan sinar gamma untuk diamati teleskop pada panjang gelombang elektromagnetik, tidak ada laporan terkait keberadaan cahaya dari sisa ledakan sinar gamma yang mengikuti tabrakan GW190425. Itu artinya, tidak ada pengamatan lanjut pada panjang gelombang elektromagnetik yang menyertai peristiwa GW190425.

Untuk mengetahui lokasi tabrakan, para astronom menggunakan data LLO dan VIRGO untuk menelusuri sumber tabrakan. Hasilnya, lokasi sumber GW190425 bisa diperkecil pada area langit 8200 derajat persegi atau sekitar 20% area langit. Luasnya area langit yang menjadi kandidat lokasi sumber merupakan kendala bagi teleskop untuk menemukan sisa cahaya dari tabrakan bintang neutron. Berbeda dari GW170817 yang dideteksi tahun 2017, lokasi sumber hanya mencakup 16 derajat persegi atau 0,04% area langit. Selain kandidat area tabrakan yang lebih sempit, sinyal GW170817 juga lebih kuat karena jaraknya lebih dekat.

Sumber Tabrakan GW190425

Yang menarik dari penemuan ini adalah massa gabungan yang cukup besar yakni antara 3,3 – 3,7 massa Matahari. Dari data massa ini, bisa diperkirakan kalau GW190425 terjadi pada jarak 520 tahun cahaya.

Massa gabungan yang dihasilkan dari dua objek kompak dengan massa berbeda ini menimbulkan tanda tanya terkait objek yang jadi sumber tabrakan. Kalau ditilik dari massa yang diperoleh untuk kedua objek kandidat untuk sumber peristiwa GW190425, masa objek yang lebih masif berkisar antara 1,61 – 2,52 massa Matahari. Sementara itu, objek kedua yang kurang masif diperkirakan 1,12 – 1,68 massa Matahari. Jika hanya dilihat dari massa masing-masing objek, maka massanya masih konsisten atau mirip dengan massa bintang neutron lainnya. Akan tetapi, rentang massa gabungan keduanya cukup masif jika dibandingkan dengan 10 pasang bintang neutron ganda yang sudah diketahui massanya dan diperkirakan akan bergabung juga. Dari hasil perbandingan, maka massa rata-rata gabungan 10 bintang neutron 2,69 massa Matahari. Sementara itu, massa gabungan dari pasangan GW190425 adalah 3,4 massa Matahari.

Massa gabungan yang cukup tinggi menimbulkan pertanyaan baru. Apakah pasangan objek yang bertabrakan merupakan bintang neutron. Kemungkinan bahwa salah satu objek atau keduanya merupakan lubang hitam tidak dapat diabaikan begitu saja. Akan tetapi, jika salah satu atau bahkan kedua objek adalah lubang hitam, maka massanya luar biasa kecil untuk sebuah lubang hitam. Karena itu disimpulkan bahwa yang dideteksi adalah tabrakan dua bintang neutron

Untuk menjawab misteri itu, diperkirakan kalau pembentukan GW190425 berbeda dari pasangan bintang neutron yang sudah diketahui.

Pembentukan Bintang Neutron

Ada dua skenario pembentukan bintang ganda yang kedua komponennya adalah bintang neutron. Yang pertama adalah evolusi bintang ganda yang terisolasi dalam selubung. Selubung yang dimaksud adalah selubung gas yang di dalamnya terdapat sepasang bintang ganda. Jadi, pasangan bintang neutron terbentuk ketika kedua bintang dalam selubung berevolusi dan mengalami supernova.

Skenario kedua dikenal sebagai formasi dinamik, yang melibatkan bintang ganda yang sudah ada. Komponen pasangan bintang ganda ini bisa keduanya merupakan bintang neutron atau bintang neutron dan bintang normal. Dalam evolusinya, ada bintang neutron lain yang bergabung dan melontarkan komponen bintang dengan massa lebih rendah, dan menyisakan dua bintang neutron. Skenario ini tidak memenuhi untuk kasus GW190425, karena pembentukan dinamik tidak memberi kontribusi signifikan untuk terjadinya penggabungan bintang neutron.

Jika GW190425 terbentuk dalam isolasi, maka bintang neutron yang terbentuk berasal dari bintang dengan kandungan logam rendah. Skenario yang coba diajukan, ketika salah satu komponen bintang ganda meledak dan menyisakan bintang neutron pertama dalam sistem, terjadi transfer massa dari bintang kedua (yang belum meledak) ke bintang neutron. Dengan demikian, bintang yang sudah menjadi bintang neutron ini semakin masif.

Memang belum bisa dipastikan seperti apa skenario pembentukan pasangan bintang neutron yang bergabung dalam peristiwa GW190425. Butuh data dan bahkan mungkin model pembentukan baru untuk menjelaskan penggabungan bintang neutron yang menghasilkan massa besar seperti GW190425.

Bagaimanapun pembentukannya, penemuan GW190425 memberi indikasi keberadaan populasi bintang neutron ganda dengan periode di bawah orde jam yang belum terdeteksi oleh survei elektromagnetik. Yang pasti, deteksi gelombang gravitasi dari tabrakan bintang neutron yang kedua ini sekaligus menjadi konfirmasi bahwa era multikurir memang telah dimulai, dan masih akan ada deteksi riak lainnya yang datang dari tabrakan bintang neutron.