Kita selalu mengagumi keberadaan bintang-bintang yang ada di langit. Bintang merupakan objek langit yang luar biasa, mulai dari keindahan, kelahiran, dan kematiannya. Ya! Bintang-bintang di langit sama seperti kita, mereka lahir dan kemudian akan mati (baca artikel: Menyusuri Perjalanan Bintang-Bintang: Lahir, Hidup, dan Mati). Ketika bintang mati, ia tidak serta merta menghilang ditelan dingin dan gelapnya alam semesta. Bintang yang mati akan ‘melahirkan’ objek baru yang tidak kalah luar biasanya. Objek yang ‘dilahirkan’ ini berbeda-beda tergantung dari fisis bintang yang mati. Salah satu objek yang lahir dari kematian sebuah bintang adalah bintang neutron. Mari kita pelajari perjalanan hidup dan karakteristik bintang neutron bersama-sama!
Ilustrasi bintang neutron (Sumber: NASA)
Kelahirannya berawal dari sebuah kematian
Bintang neutron lahir dari bintang supermasif yang berada pada akhir hidupnya. Seperti yang kita ketahui, bintang hidup dari reaksi fusi nuklir (penggabungan dua inti atom menjadi satu atau lebih inti atom yang lebih berat) di dalam intinya. Reaksi fusi nuklir yang terjadi di dalam setiap bintang tidaklah sama, bergantung pada massa dari bintang. Reaksi fusi nuklir yang terjadi di bintang supermasif lebih kompleks dan panjang jika dibandingkan dengan bintang yang massanya hampir sama dengan Matahari. Lalu, bagaimana itu dapat terjadi?
Ketika bintang supermasif melakukan fusi nuklir, kondisi di dalam intinya memungkinkan dia untuk terus melakukan reaksi dan menciptakan unsur-unsur yang lebih berat hingga membentuk inti besi. Inti besi ini menjadi batas dari fusi nuklir yang dilakukan bintang. Karena bintang tidak lagi mendapatkan dorongan energi dari fusi nuklir, pada akhirnya gravitasi dari tingginya massa bintang akan meruntuhkan bintang dan melontarkan materi di luar intinya dalam sebuah peristiwa supernova. Inti bintang yang tertimpa menyebabkan partikel-partikel di dalamnya akan ditekan dan menjadi berdekatan, membentuk materi yang sangat rapat dan berat, tetapi sangat kecil. Sisa objek inilah yang diberi nama bintang neutron.
Struktur bintang neutron
Struktur bintang neutron (Sumber: NASA)
Bintang neutron memang sejatinya adalah inti dari sebuah bintang supermasif yang telah mati. Namun, di dalamnya tetap terdapat struktur bentuk dan materi yang kompleks. Para astronom memodelkan struktur bintang neutron menjadi dua bagian: kerak luar dan kerak dalam.
Kerak luar dari bintang neutron terdiri dari nukleus (inti atom) berat sisa reaksi fusi bintang sebelumnya, yaitu besi. Semakin ke dalam, nukleus akan menjadi kaya akan neutron. Hal ini terjadi karena semakin ke dalam, tekanan akan semakin tinggi dan memampatkan proton serta elektron menjadi neutron. Pada batas paling bawah permukaan kerak dalam, komposisi neutron akan semakin banyak hingga mencapai kondisi saat nukleus tidak lagi sanggup menahan neutron dan menciptakan neutron bebas. Peristiwa ini dikenal sebagai neutron drip.
Selanjutnya, kerak dalam tersusun dari neutron bebas (tercipta dari neutron drip). Di bagian paling dalam bintang neutron, nukleus benar-benar meluruh karena tidak bisa lagi berada dalam keadaan stabil akibat tekanan yang sangat tinggi.
Bintang neutron berotasi dengan sangat cepat
Keruntuhan yang terjadi ketika bintang neutron mulai terbentuk menyebabkan bintang neutron berotasi dengan sangat cepat. Hal ini terjadi karena ketika proses keruntuhan terjadi, radius bintang supermasif secara drastis akan berkurang. Momentum sudut dari perubahan yang drastis ini mengakibatkan bintang neutron berputar dengan sangat cepat.
Rotasi bintang neutron yang sangat cepat (Sumber: NASA)
Bintang neutron dan medan magnetnya yang kuat
Keruntuhan bintang supermasif yang menciptakan bintang neutron tidak hanya menyebabkan bintang neutron memiliki kecepatan rotasi yang sangat tinggi, tetapi juga menyebabkan tingginya medan magnet yang Ia miliki. Saat runtuh, garis-garis medan magnet juga akan ikut memampat dalam ruang lebih kecil yang menyebabkan kenaikan intensitas medan magnetnya. Peristiwa ini dikenal sebagai freezing in. Selain itu, besarnya medan magnet yang dimiliki bintang neutron juga disumbang oleh materi penyusunnya. Besarnya medan magnet bintang neutron dapat memancarkan sinar gamma yang begitu dahsyat.
Bintang neutron dan medan magnetnya (Sumber: NASA)
Tipe bintang neutron
Pulsar: Pulsar merupakan bintang neutron yang memiliki rotasi sangat cepat dan memancarkan radiasi dalam interval konstan. Sebagian besar bintang neutron yang berhasil ditemukan adalah pulsar.
Magnetar: Magnetar merupakan bintang neutron yang memiliki medan magnet lebih tinggi daripada rata-rata bintang neutron lainnya.
Penemuan bintang neutron
Pada 1967, Jocelyn Bell Burnell dan rekan-rekannya menemukan sebuah sumber gelombang radio konstan yang tinggi datang dari suatu titik di angkasa luar. Ternyata, gelombang tersebut berasal dari pulsar dan kemudian diberi nama PSR B1919+21.
Jadi benar, kan? Bintang neutron memang objek langit yang luar biasa! Dari ‘kelahirannya’ yang megah hingga struktur fisisnya yang unik. Keberadaanya menjadi sumber ilmu pengetahuan yang akan menyumbang kemajuan IPTEK dunia, terutama di bidang astronomi.
Penulis: Lintang Arian Semesta (10322059)
Penyunting: M. Khawariz Andaristiyan (10321005)
Referensi:
Carroll, B. W., & Ostlie, D. A. (2017). An introduction to modern astrophysics (second edition). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781108380980.
Hewish, A., Bell, S.J., Pilkington, J.D.H., Scott, P.F., & Collins, R.A. (1968). "Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source." Nature, 217(5130), 709-713. DOI: 10.1038/217709a0.
Kurzgesagt – In a Nutshell. (2020, July 29). Neutron stars – The most extreme things that are not black holes [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=udFxKZRyQt4.
NASA Science. (2017). Neutron stars are weird. https://science.nasa.gov/universe/neutron-stars-are-weird/.