Dari sekian banyak bintang di angkasa, ada satu
bintang yang menarik perhatian ilmuwan hingga saat ini. Bintang neutron,
begitu namnya, menarik perhatian para ilmuwan karena kondisinya yang
sangat ekstrem.
Betapa tidak. Bintang yang memiliki diameter hanya
sekitar 25 km ini memiliki massa sekitar 1,4 kali massa matahari atau
setara dengan setengah juta kali massa bumi. Dengan demikian medan
gravitasi di permukaan bintang ini berkisar 200 milyar kali lebih kuat
dari medan gravitasi di permukaan bumi.
Medan gravitasi sebesar ini akan mampu meremukkan
benda-benda yang ada dipermukaannya serta atom-atom penyusun benda
tersebut. Sebagai gambaran, seseorang yang jatuh ke permukaan bintang
neutron akan menabrak permukaannya dengan kecepatan 150.000 km per detik
atau energi yang dihasilkan oleh tabrakan tersebut setara dengan 100
megaton ledakan nuklir. Tidak hanya sampai di situ.
Sebuah bintang neutron dapat memiliki medan magnetik hingga 100 gigatesla. Medan magnet sebesar itu dapat menghancurkan semua informasi di dalam semua kartu kredit yang ada di atas permukaan bumi, jika bintang neutron diletakkan pada orbit bulan. Sebagai perbandingan, medan magnet bumi hanya berkekuatan sekitar 60 mikrotesla.
Proses Terbentuknya Bintang NetronSebuah bintang neutron dapat memiliki medan magnetik hingga 100 gigatesla. Medan magnet sebesar itu dapat menghancurkan semua informasi di dalam semua kartu kredit yang ada di atas permukaan bumi, jika bintang neutron diletakkan pada orbit bulan. Sebagai perbandingan, medan magnet bumi hanya berkekuatan sekitar 60 mikrotesla.
bintang neutron berawal dari bintang biasa yang sudah
kehabisan bahan bakar nuklirnya. Bintang-bintang yang terlihat di malam
hari mengalami kesetimbangan antara gaya gravitasi yang berusaha
mengerutkan bintang dan gaya-gaya akibat ledakan nuklir yang berusaha
membuyarkan materi bintang.
Saat bahan bakarnya habis, gaya gravitasi mulai
bekerja dan terjadilah serangkaian reaksi fusi dan fisi nuklir yang
diikuti dengan proses supernova, suatu ledakan maha dahsyat yang
memancarkan cahaya terang benderang mengalahkan seluruh cahaya yang ada
di galaksi tempat bintang bermukim.
Cahaya ini muncul dari pelepasan energi akibat
penurunan drastis massa bintang (hukun kekekalan energi, E=mc2).
Diyakini bahwa bintang netron berasal dari bintang berukuran 15 hingga
30 kali matahari (meski demikian, angka ini terus berubah dengan
meningkatnya akurasi simulasi supernova). Bintang yang lebih berat akan
menjadi lubang hitam (black hole) sedangkan bintang yang lebih ringan
akan berakhir sebagai kerdil putih (white dwarf) jika mereka mengalami
proses serupa. Di samping itu, hukum kekekalan momentum akan menaikkan
rotasi bintang secara drastis, suatu penjelasan mengapa bintang neutron
dapat berotasi hingga 600 putaran per detik.
Dari informasi energi ikat nuklir diketahui bahwa
reaksi fusi yang terjadi akan berhenti jika material bintang telah
menjadi besi. Dengan demikian terjadi penumpukan besi hingga massa
bintang neutron menjadi 1,4 kali massa matahari. Setelah mencapai fase
ini gaya degenerasi elektron yang selama ini mampu melawan gaya
pengerutan gravitasi mulai menyerah. Tekanan gravitasi yang sangat kuat
akan memicu proses URCA, yaitu proses penggabungan proton dan elektron
menjadi netron dan neutrino. Karena neutrino sangat halus, diyakini ia
berinteraksi sedikit sekali dengan material bintang dan, setelah
membantu terjadinya proses supernova, neutrino akan pergi. Tinggalah
netron yang selanjutnya membentuk bintang neutron.
Struktur Bintang Nuetron
Gaya gravitasi di permukaan bintang neutron sangat
besar, 200 milyar kali lebih kuat dari gravitasi bumi. Bersama-sama
dengan medan magnetik sebesar 100 gigatesla yang muncul akibat rotasi
bintang neutron, gaya ini sanggup menghancurkan seluruh struktur atom
yang ada di permukaannya. Dengan demikian permukaan bintang neutron
hanya didominasi oleh nukleus (inti atom) besi. Jika kita masuk sedikit
ke dalam, kita akan menemukan tekanan yang sangat besar, sehingga
kerapatannya dapat mencapai 1 ton/cc. Nukleus-nukleus yang lebih berat
menghuni daerah ini. Di tempat yang lebih dalam kerapatan menjadi
400.000 ton/cc, suatu keadaan yang memungkinkan netron untuk bebas
bergerak mengalir keluar dari nukleus.
Lebih dalam lagi, kita akan menemukan apa yang
disebut peneliti sebagai deretan “pasta-antipasta”. Deretan ini dimulai
pada kerapatan sekitar 1 juta ton/cc, suatu tempat dimana
nukleon-nukleon bergabung mirip seperti “daging-bakso”. Lebih ke dalam
lagi kita akan menemui bentuk “lasagna-antilasagna”,
“spageti-antispageti”, serta apa yang dinamakan “keju Swiss”. Di tempat
yang kerapatannya melebihi 280 juta ton/cc dapat muncul
partikel-partikel eksotis seperti kondensat-pion, hiperon-lambda, isobar
delta, serta plasma quark-gluon. Meski perkiraan teoretis ini sangat
mencengangkan, pengamatan langsung bintang neutron belum sepenuhnya
dapat memberi dukungan.
Penelitian yang Dilakukan
Relatif tidak terlalu sulit untuk menghitung tekanan,
rapat-massa dan jari-jari bintang neutron, asalkan rapat-massa di pusat
bintang neutron serta persamaan keadaan materi bintang neutron
diketahui. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan salah satu solusi
persamaan relativitas umum Einstein yang disebut sebagai persamaan
Tolman-Oppenheimer-Volkoff. Dari sini momen inersia bintang neutron juga
dapat dihitung. Saat ini, pengamatan eksperimen mulai diarahkan untuk
mengukur momen inersia bintang neutron. Masalahnya adalah: persamaan
keadaan materi yang ekstrem-rapat ini tidak diketahui secara pasti dan
para ilmuwan hanya dapat mengandalkan model matematis.
Untungnya, eksperimen materi super-rapat dapat
dilakukan di atas permukaan bumi melalui tumbukan ion-ion berat, seperti
yang dilakukan oleh para fisikawan di GSI Darmstadt, Jerman, dan di
RHIC Brookhaven, Amerika. Hasil eksperimen ini dapat dimanfaatkan untuk
memperbaiki model-model persamaan keadaan tadi, sehingga pengamatan
bintang neutron dapat memberi informasi akurat tentang kerapatan massa
di pusat bintang neutron. Pada akhirnya para ilmuwan akan mampu
memperkirakan secara akurat apa yang terdapat dan terjadi di dalam
bintang neutron.
Sumber:netsains.net
Tidak ada komentar:
Posting Komentar