Mengungkap Misteri Pulsar Milidetik Yang Bergonta Ganti Mode

Para astronom berhasil mengungkap teka teki pulsar milidetik yang bergonta ganti mode kecerlangan dengan teratur.

Jawabannya ada pada lontaran materi dadakan dari pulsar dalam waktu singkat. Peristiwa yang mirip lontaran bola meriam kosmik. 

Pulsar

Objek satu ini merupakan produk atau hasil akhir dari bintang masif yang sudah mati. Jadi ketika bintang masif meledak dan menyisakan pusat bintang yang luar biasa padat, ada yang berakhir sebagai bintang neutron dan ada yang jadi lubang hitam. 

Di antara bintang neutron tersebut, ada yang berotasi atau berputar sangat cepat setiap detiknya bahkan laju putarannya bisa mencapai milidetik dengan pancaran radio yang mengalami perubahan secara berirama atau berkala. 

Para astronom menyebutnya, pulsar atau pulsating radio source atau sumber radio berdenyut. Ketika pertama kali ditemukan pada tahun 1967, Jocelyn Bell menemukan sinyal radio berulang setiap 1,3 detik. Dan para astronom sempat menduga kalau objek ini adalah bintang berdenyut. 

Akan tetapi, tidak ada bintang yang bisa berdenyut secepat itu. Karena itulah para astronom kemudian menyimpulkan kalau benda ini merupakan bintang neutron yang berputar sangat cepat. 

Pulsar juga memiliki medan magnet sangat kuat yang mengalirkan partikel di sepanjang kutub magnet yang mempercepat laju partikel sampai mencapai kecepatan relativistik. Inilah yang menyebabkan terbentuknya berkas cahaya yang memancar dari kedua kutub. Ketika pulsar berotasi, berkas cahaya tersebut menyapu kosmos seperti cahaya dari mercusuar yang menyapu area sekitarnya.

Ketika berkas cahaya dari pulsar menyapu Bumi atau berada dalam medan pandang pengamat, maka para astronom bisa mendeteksi keberadaan objek ini. Tapi, ketika cahayanya menjauh dan menghilang seiring rotasi pulsar, maka bagi pengamat di Bumi, cahaya pulsar tampak seperti berdenyut. 

Pulsar Milidetik

Pada tahun 1980-an, para astronom menemukan pulsar yang berputar luar biasa cepat dengan periode putaran mencapai milidetik atau satu putaran pulsar hanya butuh waktu beberapa putaran dalam seperseribu detik. Kita mengenalnya sebagai pulsar milidetik. 

Saking cepatnya, ada pulsar yang berputar 716 kali per detik!

Ketika pulsar milidetik pertama kali diamati, tentu ini jadi teka teki untuk para astronom. Mekanisme pulsar itu mengubah energi kinetik rotasi menjadi radiasi. Dan seiring dengan radiasi energi ini dari waktu ke waktu, rotasi seharusnya melambat. Saat pulsar baru terbentuk, objek ini berputar sangat cepat, tapi semakin tua alias seiring waktu, putaran pulsar akan melambat beberapa detik. Akan tetapi, pada tahun 1980an, para astronom menemukan pulsar yang sudah tua dan seharusnya melambat masih berputar sangat cepat dan putarannya dalam hitungan milidetik!  

Misteri putaran yang luar biasa cepat ini karena pulsar tersebut merupakan bagian dari sistem bintang ganda. Ketika menjadi bagian dari sistem bintang ganda, pulsar akan mengakresi atau menarik materi dari bintang pasangannya. Hasilnya, pulsar tua tersebut akan mengalami peremajaan kembali yang mempercepat rotasinya dengan periode pendek hanya beberapa milidetik!

Pulsar Milidetik Peralihan

Pada tahun 2013, untuk pertama kalinya para astronom menemukan jejak pulsar milidetik dengan perilaku aneh di gugus bola M28. Pulsar tersebut bergonta ganti mode dari memancarkan sinar-X ke pancaran radio. 

Pada tahun 2019, para astronom menemukan pulsar dengan tipe yang sama di rasi Sextans. PSR J1023+0038 atau J1023.

Pulsar J1023 berada pada jarak 4500 tahun cahaya dan merupakan bagian dari sistem bintang ganda. Selama beberapa dekade, pulsar J1023 aktif menarik materi dari bintang pasangannya dan menghasilkan piringan akresi di sekeliling pulsar.  Seiring waktu, materi dalam piringan akresi juga mengalami tarikan yang menghasilkan materi dalam piringan tertarik ke pulsar.

Sejak proses akumulasi materi dimulai, berkas cahaya pulsar yang menyapu kosmos menghilang. Pulsar jadi memiliki dua mode yang berganti-ganti. Ada saatnya pulsar dalam mode tinggi atau terang ketika pulsar memancarkan sinar-X nan terang, dan mode rendah atau redup ketika pulsar meredup pada frekuensi sinar-X dan memancarkan sinar radio. 

Pulsar J1023 akan berada dalam setiap mode selama beberapa detik atau menit dan kemudian dalam hitungan detik sudah berganti mode. Para astronom mengkategorikan pulsar ini sebagai pulsar milidetik peralihan dan yang pasti peralihan ini masih jadi teka teki bagi para astronom. 

Rupanya peralihan ini terjadi karena interaksi antara angin pulsar, aliran partikel energi tinggi yang menjauh dari pulsar, dan materi yang mengalir menuju pulsar. 

Ketika pulsar berada pada mode rendah, materi yang mengalir menuju pulsar terlontar ke luar dalam semburan tipis tegak lurus piringan akresi. 

Sementara itu, secara bertahap, materi yang terakumulasi mendekati pulsar bertabrakan dengan angin pulsar. Akibatnya, terjadi pemanasan materi. Pada saat ini, sistem berada pada mode terang dan bersinar dalam sinar-X, cahaya ultraungu, dan cahaya tampak. Tapi, gumpalan gas panas ini pada akhirnya juga bisa hilang oleh semburan jet. Ketika materi panas di piringan berkurang, sistem jadi meredup dan beralih ke mode rendah. 

Pengamatan

Tim astronom internasional berhasil mengungkap teka teki pergantian mode pulsar milidetik ini dari hasil pengamatan dengan 12 teleskop baik teleskop di Bumi maupun teleskop antariksa. Di antaranya adalah VLT (Very Large Telescope), NTT (New Technology Telescope), dan teleskop radio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Pengamatan selama dua malam pada  bulan Juni 2021 memperlihatkan pulsar J1023 berganti mode sebanyak 280 kali dari mode terang ke redup. 

Di masa depan, kehadiran ELT (Extremely Large Telescope) bisa menjadi instrumen penting untuk mengungkap informasi terkait pengaruh perilaku pulsar yang bergonta ganti mode ini terhadap kelimpahan materi, dinamika, maupun energetik materi yang mengalir di sekeliling pulsar.