Penemuan Terbaharu: Bintang Neutron Berputar 716 Kali Sesaat – Kajian Mendedahkan Had Kelajuan Putaran dan Sifat Materi Nuklear

Penemuan Terbaharu: Bintang Neutron Berputar 716 Kali Sesaat – Kajian Mendedahkan Had Kelajuan Putaran dan Sifat Materi Nuklear. Kajian terbaharu oleh pasukan astronomi antarabangsa menggunakan Teleskop Angkasa Fermi dan NICER telah menemui bintang neutron yang berputar pada kelajuan 716 kali sesaat, menjadikannya pulsar millisaat paling pantas pernah direkodkan. Penemuan ini mencabar teori had kelajuan putaran bintang neutron dan memberikan pandangan baharu tentang sifat materi nuklear dalam keadaan ekstrem. Pemerhatian terperinci menunjukkan bahawa bintang neutron ini mempunyai diameter kurang daripada 20 kilometer tetapi jisimnya melebihi 1.4 jisim Matahari, menunjukkan ketumpatan yang luar biasa tinggi.. Penemuan Pulsar Millisaat Paling Pantas Dalam satu penemuan yang mengejutkan komuniti astronomi antarabangsa, sekumpulan penyelidik dari pelbagai institusi termasuk NASA dan Institut Max Planck untuk Astronomi Radio telah berjaya mengesan bintang neutron yang berputar pada kelajuan 716 kali sesaat. Penemuan ini diterbitkan dalam jurnal The Astrophysical Journal Letters pada awal tahun 2024, menandakan rekod baharu untuk pulsar millisaat paling pantas yang pernah diketahui. Bintang neutron ini, yang diberi nama sementara PSR J0952-0607, terletak dalam gugusan bintang globular di galaksi Bima Sakti, kira-kira 20,000 tahun cahaya dari Bumi. Metodologi Pemerhatian Menggunakan Teleskop Angkasa Pasukan penyelidik menggunakan data daripada Teleskop Angkasa Fermi Gamma-ray dan instrumen NICER Neutron star Interior Composition Explorer yang dipasang di Stesen Angkasa Antarabangsa. Fermi mengesan denyutan sinar-X dan sinar gama yang teratur dari sumber tersebut, manakala NICER memberikan ukuran tepat tentang tempoh putaran dan variasi fluks sinar-X. Dengan menggabungkan data dari kedua-dua instrumen, para saintis dapat mengesahkan bahawa bintang neutron ini berputar pada frekuensi 716 Hz, iaitu 716 putaran lengkap setiap saat. Ini bermakna permukaan bintang neutron bergerak pada kelajuan lebih daripada 70,000 kilometer sesaat, hampir 25 peratus kelajuan cahaya. Implikasi terhadap Teori Had Kelajuan Putaran Selama beberapa dekad, ahli fizik teori telah meramalkan bahawa bintang neutron tidak boleh berputar lebih laju daripada kira-kira 700 hingga 800 kali sesaat kerana daya emparan akan mengatasi graviti dan menyebabkan bintang itu hancur. Penemuan PSR J0952-0607 yang berputar pada 716 Hz menunjukkan bahawa had kelajuan putaran mungkin lebih tinggi daripada jangkaan sebelumnya. Kajian ini mencabar model sedia ada tentang struktur dalaman bintang neutron, terutamanya mengenai bagaimana materi nuklear berkelakuan pada ketumpatan yang jauh melebihi ketumpatan nukleus atom. Menurut Dr. Anna Watts, ahli pasukan dari Universiti Amsterdam, "Penemuan ini memaksa kita untuk memikirkan semula persamaan keadaan bagi materi nuklear. Bintang neutron ini mungkin mempunyai teras yang lebih padat atau komposisi yang berbeza daripada yang kita sangka." Sifat Materi Nuklear dalam Keadaan Ekstrem Bintang neutron adalah sisa-sisa supernova yang sangat padat, dengan jisim antara 1.4 hingga 2.2 jisim Matahari tetapi dimampatkan ke dalam sfera berdiameter hanya 20 hingga 30 kilometer. Dalam keadaan sedemikian, materi tidak lagi wujud sebagai atom biasa tetapi sebagai sup neutron, proton, dan zarah subatom lain yang berinteraksi secara kuat. Kelajuan putaran yang melampau memberikan tekanan emparan yang besar, yang boleh mendedahkan sifat-sifat materi nuklear pada ketumpatan yang tidak dapat dicapai di Bumi. Kajian terhadap PSR J0952-0607 menunjukkan bahawa bintang ini mungkin mempunyai teras yang terdiri daripada "materi quark" atau bahkan "materi aneh" strange matter , di mana quark terlepas bebas daripada proton dan neutron. Ini adalah salah satu soalan terbesar dalam fizik nuklear: apakah keadaan sebenar materi pada ketumpatan yang sangat tinggi? Kepentingan untuk Astronomi dan Fizik Penemuan pulsar millisaat paling pantas ini bukan sahaja memecahkan rekod tetapi juga membuka jalan untuk memahami fenomena astrofizik yang lebih luas. Pulsar millisaat dipercayai terbentuk dalam sistem bintang dedua di mana bintang neutron menarik jisim dari bintang temannya, memutarkannya ke kelajuan yang sangat tinggi. Proses ini, yang dikenali sebagai "pemutaran semula" recycling , boleh menghasilkan pulsar dengan tempoh putaran milisaat. PSR J0952-0607 mungkin telah melalui proses ini dengan lebih efisien daripada mana-mana pulsar lain yang diketahui. Selain itu, denyutan yang sangat stabil dari pulsar ini boleh digunakan sebagai jam kosmik yang tepat untuk mengesan gelombang graviti frekuensi rendah, seperti yang dihasilkan oleh pasangan lubang hitam supermasif. Ini menjadikan penemuan ini relevan untuk pelbagai bidang, dari fizik nuklear hingga kosmologi. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini mengagumkan, masih banyak persoalan yang perlu dijawab. Pasukan penyelidik kini merancang untuk menggunakan teleskop radio seperti Arecibo yang kini telah runtuh dan teleskop radio China FAST untuk mengkaji pulsar ini dengan lebih terperinci. Mereka berharap dapat mengukur kadar perlahannya spin-down rate untuk menentukan kekuatan medan magnet dan umur pulsar. Selain itu, misi masa depan seperti Teleskop Angkasa James Webb mungkin dapat mengesan kesan pemanasan dari permukaan bintang neutron yang disebabkan oleh putaran pantas. Penemuan ini juga mendorong pencarian pulsar yang lebih pantas, mungkin sehingga 1,000 Hz, yang akan menguji had teori dengan lebih ketat. Jika wujud, pulsar sebegitu akan memberikan bukti kukuh tentang kewujudan materi quark atau bahkan bintang quark. Kesimpulan Penemuan bintang neutron yang berputar 716 kali sesaat adalah satu pencapaian besar dalam astronomi moden. Ia bukan sahaja memecahkan rekod kelajuan putaran tetapi juga memberikan pandangan baharu tentang sifat materi nuklear dalam keadaan paling ekstrem di alam semesta. Dengan teknologi pemerhatian yang semakin maju, kita mungkin akan menemui lebih banyak pulsar millisaat yang lebih pantas, yang akan terus mencabar pemahaman kita tentang fizik asas. Penemuan ini mengingatkan kita bahawa alam semesta masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk dibongkar.