Dengan menggunakan data dari satelit NASA, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), para astronom melihat sebuah bintang yang memiliki permukaan padat tanpa atmosfer.
Studi ini merupakan kolaborasi internasional yang dipimpin bersama oleh UCL ilmuwan- melaporkan tanda tangan dalam cahaya sinar-X yang dipancarkan oleh bintang mati bermagnet tinggi yang disebut a magnetar. Tim mengamati observasi IXPE terhadap magnetar 4U 0142+61. Letaknya hampir 13,000 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Cassiopeia.
Ini adalah pertama kalinya terpolarisasi Sinar X-ray dari magnetar telah diamati.
Saat melihat data, tim mengidentifikasi proporsi cahaya terpolarisasi yang jauh lebih rendah dibandingkan perkiraan jika sinar-X melewati atmosfer. Tim juga menemukan bahwa untuk partikel cahaya dengan energi lebih tinggi, sudut polarisasi, atau “goyangan”, berubah tepat 90 derajat dibandingkan dengan cahaya dengan energi lebih rendah, seperti yang diperkirakan oleh model teoretis untuk bintang dengan kerak padat yang dikelilingi oleh magnetosfer. dipenuhi arus listrik.
Rekan penulis utama Profesor Silvia Zane (UCL Mullard Space Science Laboratory), anggota tim sains IXPE, mengatakan: “Ini benar-benar tidak terduga. Saya yakin akan ada suasananya. Gas bintang telah mencapai titik kritis dan menjadi padat dengan cara yang sama seperti air berubah menjadi es. Ini adalah hasil dari kekuatan bintang yang luar biasa medan gaya. "
“Tetapi, seperti halnya air, suhu juga merupakan salah satu faktornya – gas yang lebih panas memerlukan medan magnet yang lebih kuat untuk menjadi padat.”
“Langkah selanjutnya adalah mengamati lebih panas bintang neutron dengan medan magnet serupa, untuk menyelidiki bagaimana interaksi antara suhu dan medan magnet mempengaruhi sifat-sifatnya permukaan bintang. "
Penulis utama Dr. Roberto Taverna, dari Universitas Padova, mengatakan: “Fitur paling menarik yang dapat kami amati adalah perubahan arah polarisasi dengan energi, dengan sudut polarisasi berayun tepat 90 derajat.”
“Hal ini sesuai dengan prediksi model teoritis dan menegaskan bahwa magnetar memang diberkahi medan magnet yang sangat kuat. "
Menurut teori kuantum, lingkungan yang termagnetisasi kuat menyebabkan cahaya terpolarisasi dalam dua arah: sejajar dengan medan magnet dan tegak lurus terhadapnya. Jumlah dan arah polarisasi yang diamati memberikan informasi yang tidak tersedia, meninggalkan jejak struktur medan magnet dan keadaan fisiknya. material di wilayah bintang neutron.
Pada energi tinggi, foton yang terpolarisasi tegak lurus terhadap medan magnet diperkirakan akan mendominasi, sehingga menghasilkan ayunan polarisasi 90 derajat yang teramati.
Profesor Roberto Turolla, dari Universitas Padova, yang juga merupakan profesor kehormatan di Laboratorium Sains Luar Angkasa UCL Mullard, mengatakan: “Polarisasi pada energi rendah memberi tahu kita bahwa medan magnet kemungkinan sangat kuat untuk mengubah atmosfer di sekitar bintang menjadi padat atau cair, sebuah fenomena yang dikenal sebagai kondensasi magnet.”
“Kerak padat bintang diperkirakan terdiri dari kisi-kisi ion yang disatukan oleh medan magnet. Atom-atomnya tidak berbentuk bola tetapi memanjang searah dengan medan magnet.”
“Masih menjadi bahan perdebatan apakah magnetar dan bintang neutron lainnya memiliki atmosfer atau tidak. Namun, makalah baru ini adalah pengamatan pertama terhadap bintang neutron yang memiliki kerak padat merupakan penjelasan yang dapat dipercaya.”
Profesor Jeremy Heyl dari Universitas British Columbia (UBC) menambahkan: “Perlu juga dicatat bahwa memasukkan efek elektrodinamika kuantum, seperti yang kami lakukan dalam pemodelan teoretis, memberikan hasil yang sesuai dengan pengamatan IXPE. Namun demikian, kami juga sedang menyelidiki model alternatif untuk menjelaskan data IXPE, yang mana simulasi numeriknya masih kurang.”
Referensi Jurnal:
- Roberto Taverna dkk. Sinar-X terpolarisasi dari magnetar. Ilmu 3 November 2022. DOI: 10.1126/science.add0080
