Melihat Bintang Netron dari Permukaan Bumi
Author: The Mystery Man
Bintang netron (BN) 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 medan gravitasi di
permukaan bintang ini berkisar 200 milyar kali lebih kuat dari medan Medan medan Medan medan
Proses
terbentuknya bintang netron
BN berawal dari bintang biasa yang sudah kehabisan bahan
bakar nuklirnya. Bintang-bintang yang terlihat di malam hari mengalami
kesetimbangan antara gaya gaya massa
Gambar 1. Susunan
bintang netron menurut teori serta data eksperimen yang ada saat ini. Atmosfir
bintang sangat tipis, kulit bintang yang mayoritas terdiri dari besi juga hanya
memiliki ketebalan sekitar 1 km. Inti luar yang disusun oleh netron “cair”
menyelimuti inti dalam yang belum diketahui secara pasti apa isinya. Jari-jari
bintang netron sendiri diperkirakan hanya sekitar 12 km, namun massanya sekitar
1,4 kali massa matahari atau 500.000 kali massa bumi.
 |
| Crab Nebulae Bintang Neutron |
Gambar 2. Gambar
kiri menunjukkan Crab Nebula, hasil ledakan sebuah bintang (supernova) pada
tahun 1054. Nebula ini berukuran sekitar 10 tahun cahaya (1 detik cahaya sama
dengan 300.000 km). Pusat nebula dihuni sebuah pulsar, sebuah bintang netron
dengan massa seberat massa matahari namun berukuran tidak lebih dari sebuah
kota. Pulsar ini berotasi sebanyak 30 putaran per detik. Gambar kanan
memperlihatkan (tanda panah) bintang netron yang terisolasi yang berhasil
direkam oleh teleskop ruang angkasa Hubble. (Diambil dari Astronomical Picture
of the Day).
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 BN 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 BN.
Struktur bintang
neutron
Gaya gravitasi di
permukaan BN sangat besar, 200 milyar kali lebih kuat dari gravitasi bumi.
Bersama-sama dengan medan magnetik sebesar 100 gigatesla yang muncul akibat
rotasi BN, gaya ini sanggup menghancurkan seluruh struktur atom yang ada di
permukaannya. Dengan demikian permukaan BN 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 BN belum sepenuhnya dapat memberi dukungan.
Penelitian yang dilakukan
Relatif tidak terlalu sulit untuk menghitung tekanan,
rapat-massa dan jari-jari BN, asalkan rapat-massa di pusat BN serta persamaan
keadaan materi BN diketahui. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan salah
satu solusi persamaan relativitas umum Einstein yang disebut sebagai persamaan
Tolman-Oppenheimer-Volkoff. Dari
sini momen inersia BN juga dapat dihitung. Saat ini, pengamatan eksperimen
mulai diarahkan untuk mengukur momen inersia BN. 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 BN dapat
memberi informasi akurat tentang kerapatan massa di pusat BN. Pada akhirnya
para ilmuwan akan mampu memperkirakan secara akurat apa yang terdapat dan
terjadi di dalam BN.
