Sistem biner

Sebuah sistem biner, untuk studi gelombang gravitasi

Philip D. Hall / CC BY-SA

Setelah berekspansi menjadi raksasa merah di akhir masa hidupnya, sebuah bintang akan berevolusi menjadi katai putih yang padat, Ketika bintang-bintang biner berevolusi, mereka dapat menelan temannya dalam fase raksasa merah dan spiral berdekatan, akhirnya meninggalkan biner katai putih yang dekat. Biner katai putih dengan orbit yang sangat rapat diperkirakan menjadi sumber radiasi gelombang gravitasi yang kuat. Meskipun relatif umum, sistem tersebut terbukti sulit dipahami, dengan hanya sedikit yang diidentifikasi hingga saat ini.

Sebuah survei baru sedang berlangsung di Palomar Observatory dan Kitt Peak National Observatory, mengubah situasi ini.

Setiap malam, Observasi Caltech’s Zwicky Transient Facility (ZTF) yang menggunakan teleskop 48 inci di Palomar Observatory memindai langit untuk menemukan objek yang bergerak, berkedip, atau kecerahannya bervariasi. Beberapa kandidat akan ditindaklanjuti dengan instrumen baru, Kitt Peak 84-inch Electron Multiplying Demonstrator (KPED), sedangkan Kitt Peak’s 2.1-meter telescope digunakan untuk mengidentifikasi kedipan biner periode pendek. KPED dirancang untuk mengukur dengan kecepatan dan sensitivitas perubahan kecerahan benda langit.

Hingga sampai pada penemuan ZTF J1539 + 5027, biner katai putih yang berkedip dengan periode terpendek yaitu, hanya 6,91 menit. Bintang-bintang mengorbit begitu dekat sehingga seluruh sistem bisa masuk dalam diameter planet Saturnus.

Ketika bintang redup melintas bintang yang lebih terang, bintang itu menghalangi sebagian besar cahaya, menghasilkan pola kedip tujuh menit yang kita lihat dalam data ZTF, ” jelas mahasiswa pascasarjana Caltech, Kevin Burdge, penulis utama studi.

Sumber gelombang gravitasi

Katai putih yang mengorbit itu diprediksi akan menjadi spiral yang lebih dekat dan lebih cepat, karena sistem kehilangan energi dengan memancarkan gelombang gravitasi. Orbit J1539 sangat rapat sehingga periode orbitnya diperkirakan akan menjadi lebih pendek setelah beberapa tahun. Tim Burdge dapat mengkonfirmasi prediksi dari relativitas umum orbit yang menyusut, dengan membandingkan hasil terbaru dengan data arsip yang diperoleh selama sepuluh tahun terakhir.

J1539 adalah salah satu dari sedikit sumber gelombang gravitasi yang diketahui yang akan dideteksi oleh misi luar angkasa Eropa LISA (Laser Interferometer Space Antenna), yang diperkirakan akan diluncurkan pada 2034. LISA, akan serupa dengan LIGO dari National Science Foundation (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), yang membuat sejarah pada tahun 2015 dengan membuat deteksi langsung pertama dari gelombang gravitasi dari sepasang lubang hitam yang bertabrakan.

LISA akan mendeteksi gelombang gravitasi dari ruang angkasa pada frekuensi yang lebih rendah. J1539 sangat cocok dengan LISA; frekuensi gelombang gravitasi 4,8 mHz J1539 dekat dengan puncak sensitivitas LISA.

Penemuan selanjutnya untuk teleskop bersejarah

Kitt Peak’s 2.1-meter telescope, teleskop besar kedua yang dibangun di lokasi, telah beroperasi sejak tahun 1964. Sejarahnya mencakup banyak penemuan penting dalam astrofisika, seperti Lyman-alpha forest dalam spektrum quasar, lensa gravitasi pertama sebuah galaksi, Pulsating white dwarf pertama, dan studi komprehensif pertama tentang frekuensi biner bintang-bintang seperti Matahari. Hasil terbaru akan melanjutkan rekam jejaknya.

Lori Allen, Direktur Kitt Peak National Observatory dan Acting Director NOAO mengatakan, “Kami sangat senang melihat bahwa 2.1-meter telescope kami, sekarang berusia lebih dari 50 tahun dan masih sanggup untuk penemuan lainnya.”

Pengamatan yang luar biasa ini adalah bukti bahwa sains mutakhir dapat dilakukan pada teleskop berukuran sedang seperti 2,1-meter di era modern, ” tambah Chris Davis, Program Officer NSF untuk NOAO.

J1539 ditemukan dari sebagian kecil data ZTF. Ia ditemukan dalam analisis awal tim ZTF dari 10 juta sumber, sedangkan proyek kemudian akan mempelajari lebih dari satu miliar bintang.

Hanya beberapa bulan setelah beroperasi, para astronom ZTF telah mendeteksi katai putih yang mengorbit satu sama lain dengan cepat, ” ucap NSF Assistant Director for Mathematical and Physical Sciences, Anne Kinney. “Ini adalah penemuan mampu meningkatkan pemahaman kita tentang sistem tersebut, dan rasanya masih ada kejutan.”

Jurnal Referensi:

Burdge, K.B., Coughlin, M.W., Fuller, J. et al. General relativistic orbital decay in a seven-minute-orbital-period eclipsing binary system. Nature 571, 528–531 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1403-0

Tautan ke artikel asli: Found: fastest eclipsing binary, a valuable target for gravitational wave studies / NOAO

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan penerjemahan menjadi tanggungjawab kami.