Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Proses Tersembunyi Bekerja di Hati Bintang Besar Terungkap

Para astronom umumnya menyebut bintang masif sebagai pabrik kimia di alam semesta. Mereka umumnya mengakhiri hidup mereka dalam supernova spektakuler, peristiwa yang membentuk banyak elemen di tabel periodik. Bagaimana inti unsur bercampur dalam bintang-bintang besar ini berdampak besar pada pemahaman kita tentang evolusi mereka sebelum ledakannya. Ini juga merupakan ketidakpastian terbesar bagi para ilmuwan yang mempelajari struktur dan evolusinya.

IMAGES
Gambar: kopi17an.com

Sebuah tim astronom yang dipimpin oleh May Gade Pedersen, seorang sarjana postdoctoral di UC Santa Barbara's Kavli Institute for Theoretical Physics, kini telah mengukur pencampuran internal dalam ansambel bintang-bintang ini menggunakan pengamatan gelombang dari interior dalamnya. Sementara para ilmuwan telah menggunakan teknik ini sebelumnya, makalah ini menandai pertama kalinya hal ini dilakukan untuk sekelompok besar bintang sekaligus. Hasilnya, yang dipublikasikan di Nature Astronomy , menunjukkan bahwa pencampuran internal sangat beragam, tanpa ketergantungan yang jelas pada massa atau usia bintang.

Bintang menghabiskan sebagian besar hidupnya untuk menggabungkan hidrogen menjadi helium jauh di dalam inti mereka. Namun, fusi pada bintang masif sangat terkonsentrasi di pusat sehingga mengarah ke inti konvektif turbulen yang mirip dengan panci berisi air mendidih. Konveksi, bersama dengan proses lain seperti rotasi, secara efektif menghilangkan abu helium dari inti dan menggantikannya dengan hidrogen dari selubung. Hal ini memungkinkan bintang-bintang untuk hidup lebih lama dari yang diperkirakan sebelumnya.

Para astronom percaya percampuran ini muncul dari berbagai fenomena fisik, seperti rotasi internal dan gelombang seismik internal dalam plasma yang dieksitasi oleh inti konveksi. Namun, teori tersebut sebagian besar tetap tidak dibatasi oleh pengamatan karena terjadi begitu jauh di dalam bintang. Konon, ada metode tidak langsung untuk mengintip bintang: asteroseismologi, studi dan interpretasi osilasi bintang. Teknik ini memiliki kesamaan dengan bagaimana ahli seismologi menggunakan gempa bumi untuk menyelidiki bagian dalam bumi.

"Studi tentang osilasi bintang menantang pemahaman kita tentang struktur dan evolusi bintang," kata Pedersen. "Mereka memungkinkan kami untuk secara langsung menyelidiki interior bintang dan membuat perbandingan dengan prediksi dari model bintang kami."

Pedersen dan kolaboratornya dari KU Leuven, Universitas Hasselt, dan Universitas Newcastle telah dapat memperoleh pencampuran internal untuk ansambel bintang-bintang tersebut menggunakan asteroseismologi. Ini adalah pertama kalinya prestasi semacam itu tercapai, dan hanya dimungkinkan berkat sampel baru dari 26 bintang tipe B yang berdenyut perlahan dengan osilasi bintang yang teridentifikasi dari misi Kepler NASA.

Bintang tipe B yang berdenyut lambat berukuran antara tiga dan delapan kali lebih masif dari Matahari. Mereka mengembang dan menyusut pada skala waktu dari 12 jam hingga 5 hari, dan dapat berubah kecerahan hingga 5%. Mode osilasi mereka sangat sensitif terhadap kondisi di dekat inti, jelas Pedersen.

"Pencampuran internal di dalam bintang sekarang telah diukur secara observasi dan ternyata sampel kami beragam, dengan beberapa bintang hampir tidak memiliki pencampuran sementara yang lain mengungkapkan tingkat satu juta kali lebih tinggi," kata Pedersen. Keragaman tersebut ternyata tidak terkait dengan massa atau usia bintang. Sebaliknya, itu terutama dipengaruhi oleh rotasi internal, meskipun itu bukan satu-satunya faktor yang berperan.

"Hasil asteroseismik ini akhirnya memungkinkan para astronom untuk meningkatkan teori pencampuran internal bintang masif, yang sejauh ini tetap tidak terkalibrasi oleh pengamatan yang datang langsung dari interior dalamnya," tambahnya.

Ketepatan astronom dapat mengukur osilasi bintang bergantung secara langsung pada berapa lama sebuah bintang diamati. Meningkatkan waktu dari satu malam menjadi satu tahun menghasilkan peningkatan ribuan kali lipat dalam ketepatan terukur frekuensi osilasi.

"May dan kolaboratornya benar-benar telah menunjukkan nilai pengamatan asteroseismik sebagai penyelidikan interior dalam bintang dengan cara yang baru dan mendalam," kata Direktur KITP Lars Bildsten, Profesor Fisika Teoretis Gluck. "Saya sangat senang melihat apa yang dia temukan selanjutnya."

Data terbaik yang saat ini tersedia untuk ini berasal dari misi luar angkasa Kepler, yang mengamati bidang langit yang sama selama empat tahun berturut-turut. Bintang tipe B yang berdenyut perlahan adalah bintang dengan massa tertinggi yang diamati oleh teleskop. Meskipun sebagian besar terlalu kecil untuk menjadi supernova, mereka memiliki struktur internal yang sama dengan pabrik kimia bintang yang lebih masif. Pedersen berharap wawasan yang diperoleh dari mempelajari bintang tipe B akan menjelaskan cara kerja bagian dalam dari massa mereka yang lebih tinggi, rekan tipe O.

Dia berencana menggunakan data dari Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) NASA untuk mempelajari kelompok bintang bermassa tinggi berosilasi di asosiasi OB. Kelompok-kelompok ini terdiri dari 10 hingga lebih dari 100 bintang masif antara 3 dan 120 massa matahari. Bintang di asosiasi OB lahir dari awan molekul yang sama dan memiliki usia yang sama, jelasnya. Sampel bintang yang banyak, dan batasan dari usia umumnya, memberikan peluang baru yang menarik untuk mempelajari sifat pencampuran internal bintang bermassa tinggi.

Selain mengungkap proses yang tersembunyi di dalam interior bintang, penelitian tentang osilasi bintang juga dapat memberikan informasi tentang properti bintang lainnya.

"Osilasi bintang tidak hanya memungkinkan kita mempelajari pencampuran internal dan rotasi bintang, tetapi juga menentukan sifat bintang lainnya seperti massa dan usia," jelas Pedersen. "Meskipun keduanya adalah dua parameter bintang yang paling mendasar, mereka juga beberapa yang paling sulit diukur."

Powered By NagaNews.Net