Teleskop James Webb Menyaksikan Tabrakan Dahsyat antara Bintang Neutron

ANTARIKSA -- Menggunakan James Webb Space Telescope (JWST), para astronom telah melacak semburan sinar gamma (GRB) yang sangat terang ke sumbernya, yaitu tabrakan hebat antara dua bintang neutron.

Emas yang dikenal di Bumi kemungkinan besar mengandung atom yang terbentuk dalam tabrakan bintang neutron seperti ini, yang juga dikenal sebagai kilonova.

Selain meledakkan GRB berdurasi panjang, kilonova diyakini sebagai tempat di mana unsur terberat alam semesta ditempa, unsur yang tidak dapat disintesis dalam tungku nuklir di jantung bintang. Unsur-unsur ini diteorikan dibuat dengan mekanisme yang disebut "penangkapan neutron" atau proses-r, yang memungkinkan inti atom menangkap neutron, dan menciptakan unsur baru yang lebih berat, termasuk emas, platinum, dan uranium. Proses-r hanya dapat berlangsung dalam kondisi ekstrem dan keras, seperti yang ditemukan di sekitar bintang neutron yang bertabrakan.

Ini adalah pertama kalinya James Webb digunakan untuk mendeteksi emisi dari peristiwa semacam itu. Teleskop luar angkasa yang kuat itu juga mampu mendeteksi tanda elemen berat yang dipalsukan dalam peristiwa ledakan tersebut. Secara khusus, tim peneliti melihat bukti telurium unsur berat dan penciptaan lantanida, sekelompok 15 logam lebih berat dari timbal.

"Pengamatan ini menunjukkan bahwa nukleosintesis dalam GRB dapat membuat elemen proses-r di rentang massa atom yang luas dan memainkan peran sentral dalam nukleosintesis elemen berat di seluruh alam semesta," tulis tim peneliti dalam makalah yang merinci temuan mereka. Tim peneliti dipimpin oleh Andrew Levan, seorang profesor di Universitas Radboud di Belanda.

Ditunjuk sebagai GRB 230307A, itu awalnya terdeteksi oleh Teleskop Luar Angkasa Fermi Gamma-ray NASA pada 7 Maret 2023, dan merupakan GRB paling terang kedua yang pernah dilihat. GRB berlangsung sekitar 34 detik dan terlihat oleh beberapa teleskop lain, yang memungkinkannya ditriangulasi kembali ke sumbernya oleh para astronom. Anggota tim Brian Metzger, dari Universitas Columbia, membahas pencapaian tersebut dalam serangkaian tweet pada Kamis, 6 Juli 2023.

"Dalam pekerjaan yang dipimpin oleh Andrew Levan, kami mendeteksi emisi kilonova (untuk pertama kalinya!) dengan JWST, setelah GRB. Mungkin dalam alur cerita terbesar: GRB, yang paling terang kedua sepanjang masa, berlangsung setengah menit, yaitu ledakan 'panjang' kedua yang disertai dengan produksi proses-r," tulis Metzger.

James Webb mengamati kilonova dua kali, pertama pada 29 hari setelah GRB dan sekali lagi pada 61 hari setelah ledakan radiasi. Kilonova dengan cepat memudar dalam kecerahan dan transisi dari biru ke merah antara pengamatan tersebut. Hal itu mengisyaratkan sifat kilonova-nya.

Tim mengidentifikasi beberapa galaksi terang di sekitar kilonova yang mungkin sebagai lokasi tabrakan bintang neutron tersebut, dan dengan demikian, sumber GRB 230307A. Yang tim soroti adalah galaksi paling terang, yang berjarak sekitar 8,3 juta tahun cahaya dari Bumi dan diimbangi dari sumber GRB sekitar 130.000 tahun cahaya.

Kilonova juga bisa terlihat dalam jenis emisi lain selain cahaya. Tabrakan bintang-bintang neutron menyebabkan jalinan ruang-waktu 'berdering' dalam bentuk gelombang gravitasi. Riak ini dapat dideteksi di Bumi oleh detektor seperti Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), tetapi LIGO tidak aktif saat GRB 230307A menyala. Fasilitas tersebut sedang dalam masa penghentian selama tiga tahun pada saat itu, menerima peningkatan agar membuatnya lebih sensitif. Ia akan kembali online pada Mei 2023.

Penemuan tim peneliti tersebut sedang menjalani peer review sebelum dipublikasikan di jurnal. Versi awal makalah, yang mungkin akan direvisi, telah diterbitkan di repositori penelitian arXiv. Sumber: Space.com