Bintang Mati Menolak Pudar: Separuh dari 22 Sisa Supernova di M83 Berkedip-kedip Secara Misterius

Selama beberapa dekade, buku teks astronomi mengajarkan bahwa sisa-sisa bintang yang meledak—dikenal sebagai sisa supernova—akan mendingin secara perlahan dan dapat diprediksi selama ribuan tahun. Namun, sebuah analisis baru yang teliti terhadap data arsip selama 14 tahun dari Observatorium Sinar-X Chandra milik NASA telah mengungkap realitas yang jauh lebih kacau. Di galaksi spiral terdekat, Messier 83 (M83), populasi sisa supernova menolak untuk meredup dengan tenang, justru berkedip-kedip secara dramatis dalam cahaya sinar-X dalam hitungan tahun saja.

Pertunjukan Kembang Api di Laut Dalam M83

Untuk membangun pemahaman dasar tentang bagaimana sisa-sisa supernova berevolusi, para astronom mengarahkan Chandra ke M83, sebuah galaksi spiral spektakuler yang menghadap ke arah kita dan berjarak sekitar 15 juta tahun cahaya, untuk serangkaian pengamatan yang berlangsung dari tahun 2000 hingga 2014 . Tim tersebut melacak 22 sumber sinar-X yang sebelumnya telah diidentifikasi sebagai sisa supernova dan membuat penemuan mengejutkan: sekitar setengahnya menunjukkan perubahan kecerahan sinar-X yang signifikan dan tidak terduga .

"Kita tahu bahwa sumber sinar-X individual dapat berubah secara dramatis, tetapi menemukan bahwa begitu banyak sisa supernova yang melakukannya benar-benar mengejutkan kami," kata Andrea Prestwich, seorang astronom di Universitas Katolik Amerika dan salah satu penulis studi yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal .

Proporsi yang tinggi ini—kira-kira 11 dari 22—inilah yang membuat temuan ini begitu mengganggu. Ini bukanlah satu objek aneh yang melanggar aturan, tetapi sebuah perilaku yang tersebar luas yang memaksa pemeriksaan ulang terhadap model evolusi standar untuk sisa-sisa bintang .

Mengapa Bintang "Mati" Masih Menyala?

Tim tersebut mengidentifikasi dua mekanisme utama, dan mungkin berjalan bersamaan, untuk menjelaskan kelipan sinar-X yang tidak menentu ini .

1. Bintang Pendamping yang Selamat

Penjelasan yang paling disukai adalah bahwa banyak dari sisa supernova ini memiliki penyintas. Sebagian besar bintang masif ada dalam sistem biner. Ketika bintang yang lebih masif meledak sebagai supernova, ia dapat meninggalkan lubang hitam atau bintang neutron. Jika bintang pendampingnya selamat dari bencana dahsyat itu, ia dapat terkunci dalam orbit yang ketat di sekitar objek padat baru tersebut. Gravitasi intens dari lubang hitam atau bintang neutron kemudian mulai menarik material dari permukaan bintang pendampingnya. Proses ini, yang dikenal sebagai akresi, memanaskan gas yang jatuh hingga jutaan derajat, menghasilkan emisi sinar-X yang kuat dan bervariasi yang sepenuhnya bergantung pada laju akresi tersebut .

2. Daur Ulang Kosmik: Akresi Jatuhan Kembali

Sebuah skenario alternatif membalikkan sumbernya. Alih-alih mencuri gas dari pendamping, objek padat pusat mungkin "mendaur ulang" puing-puingnya sendiri. Astronom Roy Kilgard, salah satu penulis studi tersebut, menggambarkan kemungkinan itu sebagai puing-puing dari ledakan yang jatuh kembali ke objek yang diciptakan oleh supernova itu sendiri . "Akresi jatuhan kembali" ini juga dapat menghasilkan peningkatan dan peredupan cahaya yang teramati saat material yang ditangkap kembali oleh lubang hitam atau bintang neutron dipanaskan hingga suhu pancaran sinar-X.

Setidaknya satu sisa dalam sampel, SN 1957D, memiliki penjelasan yang lebih sederhana. Pertama kali diamati hampir 70 tahun yang lalu, peningkatan kecerahan sinar-X-nya kemungkinan disebabkan oleh lontaran berkecepatan tinggi yang menabrak material antarbintang di sekitarnya, mengubah energi kinetik menjadi panas .

Fenomena variabilitas jangka panjang pada sisa supernova ini mungkin tidak unik di M83. Pengamatan lanjutan awal terhadap Galaksi Pusaran Air (M51) telah mengungkap populasi serupa dari sisa-sisa supernova yang bervariasi, menunjukkan bahwa perilaku ini bisa menjadi fitur umum, dan sebelumnya terabaikan, dari galaksi pembentuk bintang .

Petasan Baru di Dekat Lubang Hitam Bima Sakti

Dalam investigasi terpisah, tim astronom yang berbeda mengarahkan Chandra dan satelit XMM-Newton milik ESA ke pusat galaksi kita yang penuh turbulensi. Target mereka adalah Sagittarius C (Sgr C), sebuah daerah pembentuk bintang yang padat yang terletak hanya 26.000 tahun cahaya dari Bumi—secara kosmologis, berada tepat di sebelah lubang hitam supermasif Sagittarius A* .

Di dalam Sgr C, mereka mengidentifikasi sebuah "gumpalan" emisi sinar-X yang berada di dalam gelembung hidrogen terionisasi yang lebih besar yang mengelilingi bintang muda dan masif . Jika dikonfirmasi sebagai sisa supernova, ia akan menjadi salah satu objek terdekat dari jenisnya yang pernah ditemukan dari lubang hitam pusat Bima Sakti . Data menunjukkan bahwa material bintang yang terlontar mengembang dengan kecepatan kira-kira 3,2 juta kilometer per jam dan bahwa ledakan aslinya terjadi hanya sekitar 1.700 tahun yang lalu .

Penemuan ini dimungkinkan dengan menggabungkan penglihatan sinar-X beresolusi tinggi dari Chandra dan XMM-Newton dengan data radio pelengkap dari susunan teleskop MeerKAT di Afrika Selatan dan data optik dari survei Pan-STARRS . Temuan ini menawarkan kesempatan langka untuk mempelajari siklus hidup bintang di lingkungan paling ekstrem di galaksi.