Ketika Bintang Mati Bertabrakan

[ad_1]

Sebelum bintang-bintang pertama lahir, Alam Semesta adalah hamparan kegelapan tanpa ciri – tanpa cahaya dan kehidupan. Generasi pertama bintang untuk menghancurkan petak kegelapan ini, dengan api bintangnya yang ganas, tidak seperti bintang yang kita lihat hari ini, karena mereka tidak dilahirkan dengan cara yang sama. Bintang-bintang pertama adalah raksasa, yang terbentuk langsung dari yang paling ringan dari semua gas atom – kebanyakan hidrogen, dengan jumlah helium yang lebih kecil, keduanya terbentuk dalam bola api raksasa misterius misterius Big Bang yang telah lahir hampir 14 miliar tahun lalu. Bintang-bintang pertama bertanggung jawab untuk mengubah Alam Semesta dari apa yang saat itu, menjadi seperti sekarang. Ini karena mereka menciptakan, dalam hati mereka yang memadukan nuklir, semua unsur atom yang lebih berat daripada helium, sehingga "mencemari" kosmos dengan unsur-unsur atom yang membuat planet, bulan, dan manusia menjadi mungkin. Pada Juni 2018, para ilmuwan di California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena, mengumumkan bahwa mereka telah menemukan, untuk pertama kalinya, bahwa bertabrakan dan menggabungkan duo padat bintang neutron bertanggung jawab untuk menciptakan sebagian besar unsur-unsur atom berat hadir dalam skala kecil galaksi kerdil, menumpahkan cahaya baru pada misteri lain kelahiran bintang.

Elemen atom berat, seperti emas dan perak, disebut "logam" oleh para astronom, dan mereka sangat penting untuk pembentukan planet, serta munculnya kehidupan itu sendiri. Dengan mengamati ini relatif kecil galaksi kerdil, para ilmuwan berharap untuk belajar lebih banyak tentang sumber-sumber utama "logam" untuk seluruh alam semesta.

Asal-usul sebagian besar unsur atom terberat yang terdaftar di familiar Tabel periodik, termasuk 95% dari semua emas yang ada di Bumi, telah menjadi bahan perdebatan di antara para astronom selama beberapa dekade. Namun, sekarang dipahami bahwa "logam" berat diciptakan ketika inti atom dalam bintang menjebak partikel-partikel dasar yang disebut neutron. Dalam kasus sebagian besar bintang lanjut usia, termasuk yang menghuni galaksi kerdil diamati dalam penelitian ini, proses terjadi sangat cepat – dan, sebagai hasilnya, disebut sebagai r-proses, Dimana r menandakan "cepat."

Saat ini ada dua situs potensial yang diusulkan di mana r-proses berteori untuk mengambil tempat. Situs pertama yang mungkin adalah bentuk supernova langka yang disebut a supernova magnetorotasional, yang merupakan jenis ledakan bintang yang dapat menciptakan medan magnet besar. Situs yang diusulkan kedua melibatkan dua bintang neutron yang bertabrakan dan kemudian bergabung. Pada bulan Agustus 2017, the National Science Foundation (NSF)didanai Interferometri Observatorium Gelombang-Gravitasi (LIGO), bersama dengan teleskop berbasis darat lainnya, terlihat seperti itu tabrakan bintang neutron yang berada di tengah-tengah menciptakan harta karun terdiri dari unsur-unsur atom terberat. Namun, mengamati hanya satu peristiwa saja tidak cukup untuk memberi tahu para astronom di mana sebagian besar "logam" berat ini dibuat dalam galaksi.

Generasi Stellar

Astronom juga mengklasifikasikan bintang Populasi I (kaya logam) atau Populasi II (miskin-logam). Namun, bahkan yang terbanyak miskin logam bintang milik Populasi II mengandung sejumlah kecil logam. Ini berarti ini miskin logam Bintang-bintang kuno terdiri dari lebih dari hanya hidrogen murni dan gas helium yang diproduksi di Big Bang (Big Bang Nucleosynthesis). Untuk alasan ini, harus ada populasi bintang yang lebih awal untuk memproduksi yang berat ini logam.

Oleh karena itu, para astronom terpaksa mengusulkan keberadaan populasi bintang ketiga – yang sangat kuno Populasi III bintang-bintang yang seluruhnya terdiri dari gas primordial kuno yang telah bergejolak di Big Bang. Big Bang Nucleosynthesis hanya menghasilkan hidrogen, helium, dan jumlah jejak litium atau berilium. Bintang-bintang pertama menghasilkan batch pertama logam bahwa generasi muda yang "terpolusi" dari bintang-bintang. Populasi III bintang-bintang berfungsi sebagai sumber dari jumlah kecil logam diamati dalam Penduduk miskin logam II bintang-bintang.

Semakin besar bintangnya, semakin pendek hidrogennya membakar "kehidupan." Bintang-bintang besar membakar pasokan yang diperlukan mereka hidrogen-fusing nuklir bahan bakar dalam inti mereka jauh lebih cepat daripada bintang yang lebih kecil, sehingga manufaktur semakin berat dan berat unsur atom dari yang lebih ringan. Akhir datang ketika bintang masif akhirnya berhasil menyatukan sendiri inti besi yang tidak dapat digunakan untuk bahan bakar. Saat ini mengerikan grand finale "kehidupan" bintang besar, itu runtuh dan kemudian pukulan itu sendiri berkeping-keping dalam ledakan supernova yang fatal. Sebaliknya, bintang-bintang yang relatif kecil seperti Matahari kita – yang merupakan a kaya logam Populasi I bintang – dengan bahagia membakar bahan bakar hidrogen mereka selama sekitar 10 miliar tahun. Namun, bintang yang lebih masif, "hidup" hanya untuk jutaan orang, dibandingkan dengan milyaran tahun, dan tidak mati dengan tenang. Ketika bintang kecil seperti Matahari kita mencapai ujung jalan bintang, pertama-tama mereka menjadi bengkak Raksasa Merah bintang yang akhirnya membusungkan lapisan gas luarnya. Inti peninggalan dari bintang seperti Matahari kecil menjadi mayat bintang mati padat, yang disebut a katai putih, yang dikelilingi oleh kain yang indah, beraneka warna, dan berkilauan dari apa yang dulunya adalah gas luar bintang tua yang mati.

Karena itu, bintang-bintang besar, seperti Populasi III bintang – serta generasi muda bintang masif – tidak mati dalam damai. Mereka keluar dengan keras. Ketika sebuah bintang masif mati, ia meledak sebagai supernova – ledakan fatal yang luar biasa yang menyebabkan bintang dahulu meninggalkan peninggalan bintang neutron di belakang, atau lubang hitam massa bintang. Itu core-collapse (Tipe II) supernova meledak ke luar angkasa hadiah selamat tinggal ke alam semesta – yang baru saja ditempa batch logam. Ini logam akhirnya akan dimasukkan ke dalam Populasi I dan II bintang-bintang – dengan semua kemungkinan mempertahankan kehidupan yang indah. Kami di sini karena bintang-bintang di sini.

Stellar Burn-Out

Bintang neutron keduanya yang terkecil dan terpadat objek bintang yang dikenal. Biasanya, a bintang neutron akan memiliki radius sekitar 6,2 mil dan massa yang berkisar antara 1,4 dan 3 kali lipat dari Matahari kita. Mereka adalah produk akhir dari supernova yang telah menekan inti dari bintang progenitor masif ke kepadatan inti atom. Setelah lahir, bintang neutron tidak dapat lagi menghasilkan panas, dan mereka mendingin seiring berjalannya waktu – tetapi, masih mungkin bagi mereka untuk berevolusi lebih jauh sebagai akibat dari tabrakan atau akresi.

Sebagian besar model menunjukkan itu bintang neutron hampir seluruhnya terdiri dari neutron, yang merupakan partikel subatomik tanpa muatan listrik bersih dan dengan massa yang sedikit lebih besar dari proton. Proton dan neutron membentuk inti atom. Elektron dan proton hadir dalam materi atom yang normal bergabung untuk menciptakan neutron pada kondisi bintang neutron.

Bintang neutron yang telah diamati sangat panas, dengan suhu permukaan sekitar 600.000 Kelvin. Mereka begitu padat sehingga satu sendok teh penuh bintang neutron barang akan memiliki massa sekitar 3 miliar ton. Medan magnet mereka adalah antara 100 juta hingga 1 kuadriliun kali lebih kuat dari planet kita. Medan gravitasi di a bintang neutronPermukaannya sekitar 200 miliar kali dari Bumi.

Ketika inti bintang progenitor masif runtuh, laju rotasinya meningkat karena konservasi momentum sudut. Akibatnya, bayi baru lahir bintang neutron berputar hingga beberapa ratus kali per detik. Beberapa bintang neutron memancarkan sinar radiasi elektromagnetik yang membuat mereka dapat dideteksi sebagai pulsar. Memang, balok yang dipancarkan ini sangat luar biasa sehingga sering dibandingkan dengan mercusuar mercusuar di Bumi. Penemuan 1967 tentang pulsar oleh Dr Jocelyn Bell Burnell memberikan bukti pengamatan pertama itu bintang neutron benar-benar ada di alam.

Astronom berpikir bahwa ada sekitar 100 juta bintang neutron menghuni Galaksi Bima Sakti kita. Angka ini telah diperoleh oleh para ilmuwan yang menghitung jumlah bintang yang telah menjadi supernova di Galaksi kita. Namun, meski demikian bintang neutron yang telah diamati sejauh ini sangat panas bintang neutron sudah tua, dingin, dan sulit ditemukan – kecuali mereka berada di neonatal pulsar tahap atau adalah anggota dari dongeng sistem biner. Berputar-putar dan tidak bertambah bintang neutron hampir tidak terdeteksi. Namun, berkat yang sangat sukses Teleskop luar angkasa Hubble, beberapa bintang neutron yang tampaknya hanya memancarkan radiasi termal telah dinodai. Bintang neutron di sistem biner dapat mengalami pertambahan yang membuat sistem terang dalam sinar X sementara materialnya jatuh ke atas bintang neutron, sehingga membentuk hotspot yang berputar masuk dan keluar dari tampilan di diidentifikasi Sistem pulsar X-ray. Akresi semacam itu dapat "meremajakan" lansia pulsar dan berpotensi menyebabkan mereka memperoleh lebih banyak massa dan berputar ke tingkat rotasi yang sangat cepat, sehingga membentuk apa yang disebut milidetik pulsar. Ini binari akan terus berkembang, dan pada akhirnya bintang pendamping juga bisa menjadi peninggalan bintang yang ringkas, seperti katai putih dan bintang neutron diri mereka sendiri – meskipun beberapa kemungkinan lain termasuk kehancuran total dari pendamping yang tidak beruntung baik melalui merger atau ablasi. Penggabungan usaha bintang neutron biner mungkin sumber dari apa yang disebut ledakan sinar gamma durasi pendek– sumber kuat riak di Ruangwaktu disebut gelombang gravitasi. Pada 2017, hanya deteksi langsung seperti itu gelombang gravitasi dari jenis acara ini dibuat, dan gelombang gravitasi juga secara tidak langsung terlihat dalam sistem di mana duo bintang neutron mengorbit satu sama lain.

Ketika Burnt-Out Stars Collide

Tim astronom Caltech belajar beberapa galaksi kerdil untuk mengamati produksi unsur atom dalam galaksi secara keseluruhan. Untuk tujuan ini, para peneliti menggunakan W.M. Keck Observatory di Maunakea, Hawaii. Bima Sakti kita sendiri, meskipun cukup besar, umumnya dianggap berukuran rata-rata – setidaknya, sejauh galaksi-galaksi. Namun, ini relatif kecil galaksi kerdil, yang mengorbit di sekitar Bima Sakti kita, mengandung massa 100.000 kali lebih kecil dalam bintang daripada Galaxy kita. Para astronom sedang berburu saat paling berat logam di galaksi kecil dibuat. Hal ini karena, msupernova agnetorotasional cenderung terjadi di alam semesta kuno, sementara bintang neutron merger terjadi kemudian dalam sejarah Universe.

Hasil studi Caltech, diajukan untuk publikasi di The Astrophysical Journal, dipresentasikan pada pertemuan ke – 232 American Astronomical Society (AAS) diadakan pada bulan Juni 2018 di Denver, Colorado. Studi astronom Caltech 'memberikan bukti bahwa sumber utama dari r-proses di galaksi kerdil terjadi selama perjalanan skala waktu yang relatif lama. Ini berarti bahwa unsur-unsur atom berat diproduksi kemudian dalam sejarah produksi unsur dalam galaksi. Dengan mengukur rasio unsur-unsur pada bintang dari berbagai usia, para ilmuwan dapat mengatakan kapan unsur-unsur ini dibuat di Bima Sakti kita.

"Studi ini didasarkan pada konsep arkeologi galaksi, yang menggunakan unsur-unsur yang ada di bintang saat ini untuk 'menggali' bukti sejarah produksi unsur dalam galaksi. Khususnya, dengan mengukur rasio unsur-unsur di bintang-bintang dengan usia yang berbeda kita dapat mengatakan kapan elemen-elemen ini diciptakan di Galaxy, "Dr. Evan Kirby menjelaskan kepada pers pada tanggal 5 Juni 2018. Dr. Kirby adalah asisten profesor astronomi di Caltech.

Astronom sering belajar galaxie kerdils sebagai metode belajar tentang galaksi secara umum. Karena galaksi-galaksi ini relatif kecil, mereka memiliki sejarah yang lebih rumit yang lebih mudah dibaca daripada galaksi galaksi yang lebih besar.

Gina Duggan, seorang mahasiswa pascasarjana Caltech dan penulis utama dari penelitian baru, berkomentar bahwa "Tidak seperti Milky Way, yang telah meraih bintang dari galaksi lain sepanjang sejarahnya, ini galaksi kerdil diisolasi ketika bintang mereka lahir, memungkinkan arkeologi galaksi untuk melacak dengan jelas penumpukan r-proses elemen dari waktu ke waktu. Ini memberikan petunjuk penting untuk skala waktu sumber dominan r-proses produksi melintasi Semesta untuk pertama kalinya. "

[ad_2]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *