Chandra Menemukan 84 Sumber Sinar-X Hipersonik yang Lama Luput Terdeteksi

Astronom yang dipimpin Mustafa Muhibullah menemukan 84 sumber sinar-X terang berbentuk titik yang selama ini sebagian besar luput dari survei biasa di galaksi-galaksi dekat. Objek tersebut disebut sumber sinar-X hipersonik (hypersoft X-ray sources atau HSS). Ciri utamanya adalah emisi sinar-X yang terkonsentrasi pada energi sangat rendah, terutama di bawah 0,3 keV. Temuan ini diperoleh dengan menelaah kembali observasi publik dari Observatorium Sinar-X Chandra milik NASA. 3

Sampel tersebut mencakup galaksi spiral M31 atau Andromeda dan M101 atau Pinwheel, serta empat galaksi eliptis. HSS sejauh ini merupakan kelas yang ditentukan dari hasil pengamatan: data menunjukkan tanda energi yang khas, tetapi identitas fisik setiap sumbernya belum dapat dipastikan. 3

Mengapa selama ini terlewat?

Kebanyakan pencarian sumber sinar-X berfokus pada rentang energi yang lebih tinggi. HSS justru tampak kuat pada data energi terendah Chandra, tetapi redup atau bahkan tidak terlihat dalam citra sinar-X berenergi lebih tinggi yang lazim digunakan.

Tim peneliti mendefinisikan HSS sebagai sumber dengan emisi dominan di bawah 0,3 keV, termasuk rasio foton 0,15–0,3 keV terhadap 0,3–1,0 keV yang sangat tinggi. 3

Ada dua alasan utama mengapa objek ini sulit ditemukan:

• Sensitivitas Chandra menjadi lebih menantang di batas energi paling rendah dari jangkauannya.
• Radiasi ultraviolet (UV) yang diperkirakan muncul dari spektrum selembut ini mudah diserap hidrogen dan helium antarbintang sebelum mencapai Bumi.

Kedua kendala itu menciptakan semacam titik buta antara pengamatan sinar-X dan ultraviolet. Studi Chandra sebelumnya juga mencatat bahwa sumber yang memancarkan energi hanya di bawah 0,3 keV sebagian besar tidak masuk dalam katalog sumber standar maupun daftar sumber yang telah dipublikasikan. 6

Apa yang mungkin menjadi sumber energinya?

Salah satu penjelasan utama adalah sistem biner akresi: sebuah objek padat menarik gas dari bintang pendampingnya. Objek padat itu dapat berupa katai putih, bintang neutron, atau lubang hitam. Saat materi jatuh ke arah objek tersebut dan memanas, radiasinya dapat didominasi ultraviolet ekstrem serta sinar-X ultra-lembut, bukan sinar-X berenergi lebih tinggi yang umum dikaitkan dengan banyak sistem biner sinar-X.

Suhu yang disimpulkan dari spektrum Chandra berada di kisaran 200.000–250.000°C. Namun, angka ini bukan pengukuran suhu langsung. Nilainya bergantung pada model karena diekstrapolasi dari pengamatan di dekat batas sensitivitas energi rendah teleskop. Dengan demikian, tampilan “hipersonik” yang sama bisa saja dihasilkan oleh jenis objek padat atau kondisi akresi yang berbeda.

Mengapa penemuan ini penting?

Bila sebagian HSS ternyata adalah katai putih yang terus-menerus menambah massa dari bintang pendamping, sistem tersebut dapat membantu astronom mengidentifikasi kandidat pendahulu supernova Tipe Ia. Memahami jalur pembentukan ledakan supernova jenis ini masih menjadi salah satu persoalan besar dalam astrofisika bintang.

Keluaran ultraviolet yang diperkirakan dari HSS juga dapat memengaruhi lingkungan di sekitarnya. Foton UV mengionisasi gas antarbintang; perubahan tingkat ionisasi itu dapat mengubah kimia dan pendinginan gas—proses yang penting bagi perilaku gas di dalam galaksi. NASA menyebut sumber-sumber baru ini berpotensi relevan bagi studi pendahulu supernova Tipe Ia dan ionisasi gas antarbintang.

Pengamatan Hubble akan menjadi pengujian penting

Langkah berikutnya adalah menguji radiasi ultraviolet yang diperkirakan dari data Chandra. Observasi terencana dengan Teleskop Luar Angkasa Hubble dapat mencari, atau setidaknya membatasi, pasangan emisi UV dari sejumlah HSS pilihan. Hasilnya akan menjadi pemeriksaan independen terhadap keluaran energi yang diturunkan dari spektrum sinar-X ultra-lembut.

Dengan menggabungkan data UV dengan kecerlangan sinar-X, perubahan kecerlangan dari waktu ke waktu, lingkungan lokal, serta petunjuk keberadaan bintang pendamping, astronom dapat membedakan sistem katai putih dari sistem yang melibatkan bintang neutron atau lubang hitam. Pengamatan itu juga dapat menjawab apakah HSS benar-benar satu populasi fisik, atau sekadar label bagi beberapa jenis biner padat yang memiliki jejak energi rendah serupa.