January 28, 2022
Pelukan Rahasia Bintang – Dengan Konsekuensi Jangkauan Jauh – Diungkapkan oleh Teleskop Raksasa

Pelukan Rahasia Bintang – Dengan Konsekuensi Jangkauan Jauh – Diungkapkan oleh Teleskop Raksasa

Sepasang bintang di awal fase amplop umum. Dalam kesan artis ini, kita mendapatkan pemandangan yang sangat dekat dengan sistem biner di mana dua bintang baru saja mulai berbagi atmosfer yang sama. Bintang yang lebih besar, bintang raksasa merah, telah memberikan atmosfer yang besar, sejuk, yang hanya bisa disatukan. Bintang yang lebih kecil mengorbit semakin cepat mengelilingi pusat massa bintang, berputar pada porosnya sendiri dan berinteraksi secara dramatis dengan lingkungan barunya. interaksi tersebut menciptakan pancaran kuat yang mengeluarkan gas dari kutubnya, dan cincin material yang bergerak lebih lambat di ekuatornya. Kredit: Danielle Futselaar, artsource.nl

Tidak seperti Matahari kita, sebagian besar bintang hidup dengan pendamping. Kadang-kadang, dua datang begitu dekat sehingga yang satu menelan yang lain – dengan konsekuensi yang jauh jangkauannya. Ketika tim astronom yang dipimpin Chalmers menggunakan teleskop ALMA untuk mempelajari 15 bintang yang tidak biasa, mereka terkejut menemukan bahwa mereka semua baru saja menjalani fase ini. Penemuan ini menjanjikan wawasan baru tentang fenomena langit yang paling dramatis – dan tentang kehidupan, kematian, dan kelahiran kembali di antara bintang-bintang.

Menggunakan teleskop raksasa ALMA di Chili, tim ilmuwan yang dipimpin Chalmers mempelajari 15 bintang yang tidak biasa di galaksi kita. Bima Sakti, 5000 tahun cahaya terdekat dari Bumi. Pengukuran mereka menunjukkan bahwa semua bintang adalah ganda, dan semua baru-baru ini mengalami fase langka yang kurang dipahami, tetapi diyakini mengarah ke banyak fenomena astronomi lainnya. Hasil mereka diterbitkan minggu ini di jurnal ilmiah Nature Astronomy.

Dengan mengarahkan antena ALMA ke setiap bintang dan mengukur cahaya dari molekul yang berbeda di dekat setiap bintang, para peneliti berharap dapat menemukan petunjuk tentang latar belakang mereka. Dijuluki “air mancur,” bintang-bintang ini dikenal oleh para astronom karena cahaya yang kuat dari molekul air – yang dihasilkan oleh gas yang luar biasa padat dan bergerak cepat.

Terletak 5.000 m di atas permukaan laut di Chili, ALMA sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang sekitar satu milimeter, tidak terlihat oleh mata manusia, tetapi ideal untuk melihat melalui lapisan awan antarbintang berdebu di Bima Sakti menuju bintang yang diselimuti debu.

“Kami sangat penasaran dengan bintang-bintang ini karena mereka tampaknya mengeluarkan debu dan gas dalam jumlah besar ke luar angkasa, beberapa dalam bentuk jet dengan kecepatan hingga 1,8 juta kilometer per jam. Kami pikir kami mungkin menemukan petunjuk tentang bagaimana jet dibuat, tetapi kami menemukan lebih dari itu, ”kata Theo Khouri, penulis pertama studi baru.

Sistem Bintang Air Mancur W43A

Gambar ALMA tentang sistem bintang air mancur W43A, yang terletak sekitar 7000 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Aquila, Elang. Bintang ganda di pusatnya terlalu kecil untuk dipecahkan dalam gambar ini. Namun, pengukuran ALMA menunjukkan interaksi bintang-bintang telah mengubah lingkungan terdekatnya. Dua pancaran yang dikeluarkan dari bintang pusat terlihat berwarna biru (mendekati kita) dan merah (menyusut). Awan berdebu yang terbawa oleh jet ditampilkan dalam warna merah muda. Kredit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), D. Tafoya dkk.

Bintang kehilangan hingga setengah dari total massanya

Para ilmuwan menggunakan teleskop untuk mengukur tanda-tanda molekul karbon monoksida, CO, dalam cahaya dari bintang-bintang, dan membandingkan sinyal dari atom yang berbeda (isotop) karbon dan oksigen. Tidak seperti molekul saudaranya karbon dioksida, CO2, karbon monoksida relatif mudah ditemukan di luar angkasa, dan merupakan alat favorit bagi para astronom.

“Berkat kepekaan ALMA yang luar biasa, kami dapat mendeteksi sinyal yang sangat redup dari beberapa molekul berbeda dalam gas yang dikeluarkan oleh bintang-bintang ini. Ketika kami melihat lebih dekat pada data, kami melihat detail yang benar-benar tidak kami harapkan untuk dilihat,” kata Theo Khouri.

Pengamatan menegaskan bahwa bintang-bintang semua meniup lapisan luarnya. Tetapi proporsi atom oksigen yang berbeda dalam molekul menunjukkan bahwa bintang-bintang dalam hal lain tidak seekstrem kelihatannya, jelas anggota tim Wouter Vlemmings, astronom di Chalmers.

“Kami menyadari bahwa bintang-bintang ini memulai kehidupan mereka dengan massa yang sama dengan Matahari, atau hanya beberapa kali lebih banyak. Sekarang pengukuran kami menunjukkan bahwa mereka telah mengeluarkan hingga 50% dari total massa mereka, hanya dalam beberapa ratus tahun terakhir. Sesuatu yang sangat dramatis pasti telah terjadi pada mereka,” katanya.

Mengapa bintang sekecil itu kehilangan massa begitu cepat? Semua bukti menunjuk pada satu penjelasan, para ilmuwan menyimpulkan. Ini semua adalah bintang ganda, dan mereka semua baru saja melalui fase di mana kedua bintang berbagi atmosfer yang sama – satu bintang sepenuhnya dipeluk oleh yang lain.

“Pada fase ini, kedua bintang mengorbit bersama dalam semacam kepompong. Fase ini, kami menyebutnya fase “amplop umum”, sangat singkat, dan hanya berlangsung beberapa ratus tahun. Dalam istilah astronomi, ini berakhir dalam sekejap mata,” kata anggota tim Daniel Tafoya.

Kebanyakan bintang dalam sistem biner hanya mengorbit di sekitar pusat massa yang sama. Bintang-bintang ini, bagaimanapun, berbagi atmosfer yang sama. Ini bisa menjadi pengalaman yang mengubah hidup seorang bintang, dan bahkan bisa menyebabkan bintang-bintang itu menyatu sepenuhnya.

Petunjuk untuk masa depan

Para ilmuwan percaya bahwa episode intim semacam ini dapat menyebabkan beberapa fenomena langit yang paling spektakuler. Memahami bagaimana hal itu terjadi dapat membantu menjawab beberapa pertanyaan terbesar para astronom tentang bagaimana bintang hidup dan mati, Theo Khouri menjelaskan.

“Apa yang terjadi sehingga menyebabkan ledakan supernova? Bagaimana lubang hitam cukup dekat untuk bertabrakan? Apa yang membuat objek indah dan simetris yang kita sebut planetary nebulae? Para astronom telah menduga selama bertahun-tahun bahwa amplop biasa adalah bagian dari jawaban atas pertanyaan seperti ini. Sekarang kami memiliki cara baru untuk mempelajari fase penting namun misterius ini,” katanya.

Memahami fase amplop umum juga akan membantu para ilmuwan mempelajari apa yang akan terjadi di masa depan yang sangat jauh, ketika Matahari juga akan menjadi bintang yang lebih besar dan lebih dingin – raksasa merah – dan menelan planet-planet terdalam.

“Penelitian kami akan membantu kami memahami bagaimana itu bisa terjadi, tetapi itu memberi saya perspektif lain yang lebih penuh harapan. Ketika bintang-bintang ini berpelukan, mereka mengirim debu dan gas ke luar angkasa yang dapat menjadi bahan untuk generasi bintang dan planet yang akan datang, dan bersama mereka berpotensi untuk kehidupan baru, ”kata Daniel Tafoya.

Karena 15 bintang tampaknya berevolusi pada skala waktu manusia, tim berencana untuk terus memantau mereka dengan ALMA dan dengan teleskop radio lainnya. Dengan teleskop Observatorium SKA di masa depan, mereka berharap dapat mempelajari bagaimana bintang-bintang membentuk pancaran dan mengubah lingkungannya. Mereka juga berharap untuk menemukan lebih banyak – jika ada.

“Sebenarnya, kami pikir “air mancur” yang dikenal bisa jadi hampir semua sistem dari jenisnya di seluruh galaksi kita. Jika itu benar, maka bintang-bintang ini benar-benar kunci untuk memahami proses paling aneh, paling indah, dan paling penting yang dapat dialami dua bintang dalam hidup mereka bersama,” tutup Theo Khouri.

Referensi: “Identifikasi observasional dari sampel kemungkinan kejadian-kejadian umum baru-baru ini” oleh Theo Khouri, Wouter HT Vlemmings, Daniel Tafoya, Andrés F. Pérez-Sánchez, Carmen Sánchez Contreras, José F. Gómez, Hiroshi Imai dan Raghvendra Sahai, 16 Desember 2021, Astronomi Alam.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01528-4

Penelitian ini diterbitkan dalam makalah “Identifikasi observasional dari sampel kemungkinan Peristiwa Amplop Umum baru-baru ini” di Astronomi alam, oleh Theo Khouri (Chalmers), Wouter HT Vlemmings (Chalmers), Daniel Tafoya (Chalmers), Andrés F. Pérez-Sánchez (Universitas Leiden, Belanda), Carmen Sánchez Contreras (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Spanyol), José F. Gómez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Spanyol), Hiroshi Imai (Universitas Kagoshima, Jepang) dan Raghvendra Sahai (Laboratorium Penggerak Jet, Institut Teknologi California, AS).

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) adalah fasilitas astronomi internasional yang merupakan kerjasama dari ITU, US National Science Foundation (NSF) dan National Institutes of Natural Sciences (NINS) Jepang bekerja sama dengan Republik Chili. ALMA didanai oleh ESO atas nama Negara Anggotanya, oleh NSF bekerja sama dengan Dewan Riset Nasional Kanada (NRC) dan Kementerian Sains dan Teknologi (MOST) dan oleh NINS bekerja sama dengan Academia Sinica (AS) di Taiwan dan Institut Astronomi dan Ilmu Antariksa Korea (KASI).

Chalmers dan Observatorium Luar Angkasa Onsala telah terlibat dalam ALMA sejak awal; penerima untuk teleskop adalah salah satu dari banyak kontribusi. Observatorium Luar Angkasa Onsala adalah tuan rumah bagi Pusat Regional ALMA Nordik, yang menyediakan keahlian teknis untuk proyek ALMA dan mendukung para astronom di negara-negara Nordik dalam menggunakan ALMA.