AT2025ulz, Jejak Superkilonova Pertama yang Pernah Terdeteksi

K

ilonova menggambarkan ledakan yang dihasilkan ketika dua bintang neutron sisa-sisa bintang yang tertinggal ketika bintang-bintang masif mati bertabrakan, menciptakan satu-satunya lingkungan di alam semesta yang diketahui cukup dahsyat untuk menempa unsur-unsur yang lebih berat dari besi, seperti emas dan perak.

Superkilonova berbeda karena dimulai dengan ledakan supernova yang menandai kematian sebuah bintang dan kelahiran dua bintang neutron, bukan satu. Bintang-bintang mati yang ekstrem ini kemudian berputar bersama dan bergabung, menciptakan jeritan gelombang gravitasi dan ledakan radiasi elektromagnetik.

Sejauh ini, para astronom hanya berhasil mendeteksi satu kilonova secara pasti. Saat itu pada tahun 2017, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) dan mitranya di Eropa, Virgo, mendeteksi sinyal gelombang gravitasi yang dikenal sebagai GW170817. Peristiwa ini kemudian terlihat dalam radiasi elektromagnetik oleh sejumlah teleskop ruang angkasa dan berbasis darat, instrumen “astronomi tradisional.”

Oleh karena itu, para ilmuwan sudah bersemangat ketika LIGO dan Virgo “mendengar” sinyal yang diberi kode AT2025ulz, yang tampaknya merupakan deteksi kedua dari penggabungan bintang neutron. Namun, situasinya segera tampak menjadi lebih kompleks.

Setelah deteksi tersebut, peringatan dikirimkan kepada para astronom di seluruh dunia, dengan Zwicky Transient Facility (ZTF), kamera survei di Observatorium Palomar di California, yang pertama kali melihat objek merah yang memudar dengan cepat sejauh 1,3 miliar tahun cahaya. Itu kira-kira lokasi yang sama dengan sumber gelombang gravitasi.

“Awalnya, selama sekitar tiga hari, letusan itu tampak persis seperti kilonova pertama pada tahun 2017,” kata penulis utama studi, Mansi Kasliwal, seorang profesor astronomi di California Institute of Technology, dalam sebuah pernyataan seperti dikutip dari Space.com.

“Semua orang berusaha keras untuk mengamati dan menganalisisnya, tetapi kemudian mulai tampak lebih seperti supernova, dan beberapa astronom kehilangan minat. Tapi tidak dengan kami,” tambahnya.

Kasliwal dan rekan-rekannya mulai menyadari bahwa peristiwa ini tampaknya adalah kilonova yang berasal dari ledakan supernova yang menghalangi pandangan para astronom. Itu akan menjadikan AT2025ulz sebagai hasil dari superkilonova, jenis peristiwa kosmik dahsyat yang telah lama dihipotesiskan tetapi belum pernah terdeteksi sebelumnya.

Sinyal yang Sangat Aneh

Setelah deteksi gelombang gravitasi dari peristiwa ini, penyelidikan lebih lanjut oleh beberapa teleskop lain, termasuk Observatorium W. M. Keck di Hawai’i dan teleskop Fraunhofer di Jerman, mengungkapkan bahwa semburan cahaya yang terkait dengan AT2025ulz memudar dengan cepat, meninggalkan cahaya dalam panjang gelombang merah.

Pola tersebut persis sama dengan pola sinyal elektromagnetik yang terkait dengan GW170817 pada tahun 2017. Cahaya merah ini adalah hasil dari unsur-unsur berat seperti emas di sekitar kilonova yang menghalangi cahaya biru dengan panjang gelombang pendek tetapi memungkinkan cahaya merah dengan panjang gelombang lebih panjang untuk melewatinya. Sejauh ini, semuanya tampak seperti kilonova.

Namun, beberapa hari setelah ledakan, AT2025ulz mulai bersinar dan berubah menjadi biru dengan bukti emisi hidrogen yang muncul. Ini adalah karakteristik supernova, bukan kilonova. Masalahnya adalah, meskipun supernova menghasilkan gelombang gravitasi, tidak seperti kilonova, supernova yang berjarak 1,3 miliar tahun cahaya seharusnya tidak dapat menghasilkan gelombang gravitasi yang cukup kuat untuk dideteksi oleh LIGO.

Meskipun beberapa astronom siap menyimpulkan bahwa AT2025ulz hanyalah supernova biasa jika memang ada bintang meledak biasa, Kasliwal dan timnya telah memperhatikan petunjuk yang menunjukkan bahwa ini memang peristiwa yang sangat istimewa.

Secara spesifik, sinyal gelombang gravitasi menunjukkan bahwa salah satu bintang neutron yang terlibat dalam penggabungan tersebut memiliki massa yang lebih kecil daripada matahari. Bintang neutron umumnya memiliki massa antara 1,2 dan dua kali massa matahari. Hal ini mengimplikasikan kepada tim bahwa satu atau dua bintang neutron kecil mungkin telah bergabung untuk menghasilkan kilonova.

Tidak Semua Bintang ­Neutron Diciptakan Sama

Ketika bintang dengan massa sekitar 10 kali massa matahari kehabisan bahan bakar untuk fusi nuklir, inti mereka runtuh karena gravitasi mereka sendiri, mengirimkan gelombang kejut yang memicu ledakan supernova dan menghancurkan lapisan luar bintang tersebut.

Hasilnya adalah inti bintang dengan massa antara 1,2 dan 2 kali massa matahari yang dijejalkan ke dalam diameter sekitar 12 mil (20 kilometer), yang dipenuhi dengan materi terpadat di alam semesta yang diketahui. Namun, para ilmuwan telah berteori tentang dua cara bagaimana beberapa bintang neutron dapat diciptakan yang lebih kecil dari 1,2 massa matahari.

Skenario pertama pembentukan bintang neutron bermassa kecil menunjukkan bahwa, jika sebuah bintang yang berputar cepat mengalami ledakan supernova, bintang tersebut dapat terpecah menjadi dua bintang neutron bermassa di bawah massa matahari, sebuah proses yang disebut fisi.

Dalam skenario kedua, sebuah bintang yang berputar cepat mengalami ledakan supernova, tetapi bintang neutron yang dihasilkan dikelilingi oleh cakram material yang kemudian berkumpul untuk membentuk bintang neutron lain, dengan cara yang mirip dengan bagaimana planet terbentuk di sekitar bintang-bintang muda.

Dalam kedua kasus tersebut, bintang-bintang neutron ini memancarkan gelombang gravitasi saat mereka berputar mengelilingi satu sama lain, membawa momentum sudut menjauh dari sistem. Hal ini menyebabkan bintang-bintang neutron tersebut berputar bersama, bertabrakan, dan bergabung, menghasilkan unsur-unsur berat.

Peristiwa itu akan menghasilkan cahaya merah yang terlihat oleh teleskop yang mengejar AT2025ulz. Namun, pandangan kilonova tersebut akhirnya terhalang oleh cangkang puing yang mengembang yang dikeluarkan oleh supernova saat menciptakan bintang neutron kembar.

“Satu-satunya cara yang ditemukan para ahli teori untuk melahirkan bintang neutron sub-surya adalah selama keruntuhan bintang yang berputar sangat cepat,” kata anggota tim Brian Metzger dari Universitas Columbia dalam pernyataan yang sama.

“Jika bintang-bintang ‘terlarang’ ini berpasangan dan bergabung dengan memancarkan gelombang gravitasi, ada kemungkinan bahwa peristiwa seperti itu akan disertai dengan supernova daripada terlihat sebagai kilonova biasa,” ungkapnya.

Sayangnya, saat ini belum ada cukup data untuk mengkonfirmasi bahwa ini adalah superkilonova. Satu-satunya cara untuk melakukan ini adalah dengan mengumpulkan lebih banyak informasi. “Peristiwa kilonova di masa depan mungkin tidak terlihat seperti GW170817 dan mungkin disalahartikan sebagai supernova,” kata Kasliwal.

“Kita dapat mencari kemungkinan baru dalam data seperti ini dari ZTF serta Observatorium Vera Rubin, dan proyek-proyek mendatang seperti Teleskop Luar Angkasa Nancy Roman NASA, UVEX NASA, Deep Synoptic Array-2000 Caltech, dan Cryoscope Caltech di Antartika. Kita tidak tahu pasti bahwa kita telah menemukan superkilonova, tetapi peristiwa ini tetap membuka wawasan,” ­tambahnya. hay