January 28, 2022
Para astronom Menyaksikan Bintang Mati Besar Mencapai Akhir Peledaknya

Para astronom Menyaksikan Bintang Mati Besar Mencapai Akhir Peledaknya

Oleh

Kesan seorang seniman tentang bintang super raksasa merah di tahun terakhir hidupnya memancarkan awan gas yang bergejolak. Ini menunjukkan setidaknya beberapa dari bintang-bintang ini mengalami perubahan internal yang signifikan sebelum menjadi supernova. Kredit: Observatorium WM Keck/Adam Makarenko

Dua Teleskop Hawai’i Menangkap Momen Bintang Besar Sebelum Menjadi Supernova

Untuk pertama kalinya, para astronom telah menggambarkan secara real time akhir dramatis dari kehidupan super raksasa merah, menyaksikan penghancuran diri yang cepat dari bintang masif dan pergolakan kematian terakhir sebelum runtuh menjadi supernova Tipe II.

Menggunakan dua teleskop Hawaiʻi – Institut Astronomi Universitas Hawaiʻi Pan-STARRS di Haleakalā, Maui dan Observatorium WM Keck di Maunakea, Pulau Hawaiʻi – tim peneliti yang melakukan survei transien Young Supernova Experiment (YSE) mengamati supergiant merah selama terakhirnya 130 hari menjelang ledakan mematikannya.

“Ini adalah terobosan dalam pemahaman kami tentang apa yang dilakukan bintang masif beberapa saat sebelum mereka mati,” kata Wynn Jacobson-Galán, seorang Peneliti Pascasarjana NSF di UC Berkeley dan penulis utama studi tersebut. “Deteksi langsung aktivitas pra-supernova di bintang super raksasa merah belum pernah diamati sebelumnya dalam supernova Tipe II biasa. Untuk pertama kalinya, kami menyaksikan bintang super raksasa merah meledak!”

Penemuan ini diterbitkan dalam edisi 6 Januari 2022 Jurnal Astrofisika.

Pan-STARRS pertama kali mendeteksi bintang masif yang hancur pada Musim Panas 2020 melalui sejumlah besar cahaya yang memancar dari supergiant merah. Beberapa bulan kemudian, pada musim gugur 2020, sebuah supernova menerangi langit.

Tim dengan cepat menangkap kilatan kuat dan memperoleh spektrum pertama dari ledakan energik, bernama supernova 2020tlf, atau SN 2020tlf, menggunakan Keck Observatory’s Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS). Data menunjukkan bukti langsung dari materi circumstellar padat yang mengelilingi bintang pada saat ledakan, kemungkinan gas yang sama persis seperti yang dicitrakan Pan-STARRS bintang super raksasa merah yang dikeluarkan dengan keras di awal musim panas.


Penampilan seorang seniman tentang bintang super raksasa merah yang bertransisi menjadi supernova Tipe II, memancarkan letusan radiasi dan gas yang dahsyat pada napasnya yang sekarat sebelum runtuh dan meledak. Kredit: Observatorium WM Keck/Adam Makarenko

“Keck berperan penting dalam memberikan bukti langsung tentang transisi bintang masif menjadi ledakan supernova,” kata penulis senior Raffaella Margutti, profesor astronomi di UC Berkeley. “Ini seperti menonton bom waktu. Kami belum pernah mengkonfirmasi aktivitas kekerasan seperti itu di bintang super raksasa merah yang sekarat di mana kami melihatnya menghasilkan emisi yang sangat terang, kemudian runtuh dan terbakar, sampai sekarang. ”

Tim terus memantau SN 2020tlf setelah ledakan; berdasarkan data yang diperoleh dari Keck Observatory’s DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) dan Near Infrared Echellette Spectrograph (NIRES), mereka menentukan progenitor red supergiant star SN 2020tlf yang terletak di galaksi NGC 5731 sekitar 120 juta tahun cahaya seperti yang terlihat dari Bumi, adalah 10 kali lebih besar dari Matahari.

Penemuan ini menentang gagasan sebelumnya tentang bagaimana bintang super raksasa merah berevolusi tepat sebelum meledak. Sebelum ini, semua super raksasa merah yang diamati sebelum meledak relatif diam: mereka tidak menunjukkan bukti letusan hebat atau emisi bercahaya, seperti yang diamati sebelum SN 2020tlf. Namun, deteksi baru radiasi terang yang berasal dari supergiant merah pada tahun terakhir sebelum meledak menunjukkan bahwa setidaknya beberapa bintang ini harus mengalami perubahan signifikan dalam struktur internalnya yang kemudian menghasilkan ejeksi gas yang bergejolak sesaat sebelum runtuh.

Margutti dan Jacobson-Galán melakukan sebagian besar penelitian selama waktu mereka di Universitas Northwestern, dengan Margutti menjabat sebagai Associate Professor Fisika dan Astronomi dan anggota CIERA (Pusat Eksplorasi dan Penelitian Interdisipliner dalam Astrofisika), dan Jacobson-Galán sebagai mahasiswa pascasarjana.

Penemuan tim membuka jalan ke depan untuk survei sementara seperti YSE untuk berburu radiasi bercahaya yang berasal dari supergiants merah, dan mengumpulkan lebih banyak bukti bahwa perilaku seperti itu bisa menandakan kematian supernova yang akan segera terjadi dari sebuah bintang masif.

“Saya sangat senang dengan semua ‘tidak diketahui’ baru yang telah dibuka oleh penemuan ini,” kata Jacobson-Galán. “Mendeteksi lebih banyak peristiwa seperti SN 2020tlf akan secara dramatis memengaruhi cara kita mendefinisikan bulan-bulan terakhir evolusi bintang, menyatukan pengamat dan ahli teori dalam upaya memecahkan misteri tentang bagaimana bintang masif menghabiskan saat-saat terakhir hidup mereka.”

Untuk lebih lanjut tentang penelitian ini, lihat Astronom Menangkap Bintang Supergiant Merah Meledak dalam Supernova Besar – Untuk Pertama Kalinya.

Referensi: “Saat-saat Terakhir. I. Emisi Prekursor, Inflasi Amplop, dan Peningkatan Kehilangan Massa Sebelum Luminous Type II Supernova 2020tlf” oleh WV Jacobson-Galán, L. Dessart, DO Jones, R. Margutti, DL Coppejans, G. Dimitriadis, RJ Foley, CD Kilpatrick, DJ Matthews, S. Rest, G. Terreran, PD Aleo, K. Auchettl, PK Blanchard, DA Coulter, KW Davis, TJL de Boer, L. DeMarchi, MR Drout, N. Earl, A. Gagliano, C. Gall, J. Hjorth, ME Huber, AL Ibik, D. Milisavljevic, Y.-C. Pan, A. Rest, R. Ridden-Harper, C. Rojas-Bravo, MR Siebert, KW Smith, K. Taggart, S. Tinyanont, Q. Wang dan Y. Zenati, 6 Januari 2022, Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac3f3a