Kekuatan Teleskop Roman untuk Mengungkap Bintang Neutron Tersembunyi

Astronomer berada di ambang penemuan revolusioner yang dapat mengubah pemahaman kita tentang alam semesta. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa Nancy Grace Roman Space Telescope milik NASA yang akan datang mungkin dapat mendeteksi bintang neutron yang sulit ditemukan, sisa-sisa tersembunyi dari bintang masif yang telah meledak. Objek kosmik ini, yang biasanya tidak terlihat oleh sebagian besar teleskop, dapat terungkap menggunakan mikrolensa gravitasi, fenomena yang secara unik dapat dipelajari oleh Roman.

Kekuatan Mikrolensa Gravitasi

Bintang neutron adalah sisa bintang yang sangat padat dari ledakan supernova. Mereka menampung massa lebih besar dari Matahari dalam bola yang tidak lebih besar dari sebuah kota, namun tetap sulit dideteksi karena redupnya dan keterisolasian di keluasan ruang angkasa. “Sebagian besar bintang neutron relatif redup dan berdiri sendiri,” jelas Zofia Kaczmarek, peneliti di Heidelberg University di Jerman, yang memimpin studi tersebut. “Mereka sangat sulit ditemukan tanpa bantuan tertentu.”

Studi yang diterbitkan di Astronomy and Astrophysics mengusulkan bahwa Nancy Grace Roman Space Telescope milik NASA dapat mengubah hal itu. Pendekatan inovatif Roman, yang dikenal sebagai mikrolensa gravitasi, memungkinkannya mendeteksi objek redup ini dengan mengukur bagaimana gravitasi intens mereka membelokkan dan mencerahkan cahaya dari bintang jauh di belakangnya.

Mikrolensa gravitasi terjadi ketika objek masif, seperti bintang neutron, bergerak di antara Bumi dan bintang jauh, memutarbalikkan cahaya bintang tersebut. Peningkatan kecerahan singkat ini memungkinkan astronomer menemukan objek yang sebaliknya tetap tersembunyi. Kemampuan canggih Roman memungkinkannya mengukur baik peningkatan kecerahan (fotometri) maupun pergeseran halus posisi bintang latar belakang (astrometri). Kombinasi pengukuran ini memberikan cara yang lebih tepat untuk mengidentifikasi dan mempelajari bintang neutron. Untuk informasi lebih lanjut tentang kemampuan Roman, lihat halaman misi Roman STScI.

Wawasan Baru tentang Sisa Bintang

Kemampuan Teleskop Luar Angkasa Roman untuk mengamati mikrolensa dengan presisi tak tertandingi berpotensi tidak hanya mendeteksi bintang neutron tetapi juga memberikan data penting tentang massanya. “Yang sangat keren tentang menggunakan mikrolensa adalah Anda bisa mendapatkan pengukuran massa langsung,” kata Peter McGill, penulis bersama studi dari Lawrence Livermore National Laboratory. “Fotometri memberi tahu kita bahwa sesuatu melewati di depan bintang, tapi jumlah pergeseran posisi bintang yang memberi tahu kita seberapa masif objek itu.”

Menurut NASA, metode pengukuran massa baru ini dapat membantu memecahkan beberapa misteri lama dalam astrofisika. Misalnya, para ilmuwan saat ini tidak tahu distribusi massa bintang neutron dan lubang hitam, juga di mana batas antara kedua objek tersebut berada. Temuan Roman mungkin menjadi terobosan dalam menentukan bagaimana sisa bintang ini berbeda dalam ukuran dan berat, serta seberapa cepat bintang neutron bergerak melintasi galaksi setelah menerima “tendangan” kuat selama pembentukannya.

“Kita tidak tahu distribusi massa bintang neutron, lubang hitam, atau di mana satu berakhir dan yang lain dimulai dengan pasti. Roman benar-benar akan menjadi terobosan dalam hal itu.”

Peter McGill, Lawrence Livermore National Laboratory, via NASA

Survei Luas untuk Populasi Tersembunyi

Tim peneliti akan memanfaatkan Galactic Bulge Time Domain Survey milik Roman, proyek observasi masif yang akan memindai jutaan bintang di seluruh area luas langit dengan frekuensi tinggi. Survei ini terutama bertujuan mengidentifikasi eksoplanet menggunakan mikrolensa fotometri, tapi kemampuan baru untuk mengukur mikrolensa astrometri membuka frontier baru sepenuhnya dalam penelitian astrofisika.

Kemampuan teleskop untuk mengamati wilayah langit yang sangat luas membuatnya mungkin mendeteksi bintang neutron terisolasi yang mungkin tersebar di seluruh Bima Sakti, populasi yang hampir tidak mungkin dipelajari hingga saat ini. “Kita hanya melihat sampel kecil yang tidak mewakili gambaran besar,” kata Kaczmarek. “Bahkan satu pengukuran massa saja akan sangat kuat. Jika kita menemukan hanya satu bintang neutron terisolasi, itu sudah akan sangat merangsang penelitian kita.”

Kemampuan Roman untuk mengidentifikasi objek ini dapat memberikan astronomer sampel besar pertama bintang neutron terisolasi, membantu menerangi populasi yang tetap tersembunyi dari survei sebelumnya.

Babak Baru dalam Mikrolensa dan Penemuan Kosmik

Perpaduan unik kemampuan fotometri dan astrometri Roman memungkinkannya mengejar tidak hanya satu tujuan ilmiah, tapi banyak. McGill mencatat bahwa kemampuan mendeteksi bintang neutron dan lubang hitam melalui mikrolensa awalnya bukan bagian dari desain Roman tapi ternyata menjadi salah satu aplikasi paling menariknya. “Ini bukan bagian dari rencana awal,” katanya. “Tapi ternyata kemampuan astrometri Roman sangat baik untuk mendeteksi bintang neutron dan lubang hitam, jadi kita bisa menambahkan jenis sains baru sepenuhnya ke survei Roman.”

Penemuan yang diantisipasi dapat mengubah pemahaman kita tentang alam semesta. Dengan mengungkap bintang neutron yang sebelumnya tersembunyi, Roman akan membuka babak baru dalam studi sisa bintang dan dinamika galaksi kita. Dengan teknologi ini, NASA siap mengungkap populasi objek yang hilang lama yang telah menghindari para ilmuwan selama puluhan tahun.

Referensi:

• NASA's Nancy Grace Roman Space Telescope
• Heidelberg University (Zofia Kaczmarek)
• Astronomy and Astrophysics journal
• STScI Roman Mission
• Lawrence Livermore National Laboratory
• DOE Lawrence Livermore National Laboratory
• NASA Astrophysics - Black Holes
• NASA: Roman Poised to Transform Hunt for Neutron Stars
• NASA Roman Science Goals - Galactic Bulge Survey