Survei CHARA Array telah mengungkap keberadaan bintang-bintang sub-kerdil yang mengorbit bintang Be, menyoroti tahap penting dalam siklus hidup bintang-bintang biner dekat dan meningkatkan pemahaman kita tentang dinamika dan evolusi bintang. Kredit: SciTechDaily.com
Para astronom yang menggunakan CHARA Array di Negara Bagian Georgia telah mendeteksi cahaya redup dari mayat bintang di samping bintang predator.
Para ilmuwan yang bekerja dengan teleskop canggih di Pusat Astronomi Resolusi Sudut Tinggi (CHARA) Array di Negara Bagian Georgia telah menyelesaikan survei terhadap sekelompok bintang yang diduga telah melahap sebagian besar gas dari bintang pendamping yang mengorbit. Pengukuran sensitif ini secara langsung mendeteksi cahaya lemah dari bintang-bintang yang dikanibal.
Penelitian baru, yang dipimpin oleh Postdoctoral Research Associate Robert Klement, diterbitkan di Itu Jurnal Astrofisika. Penelitian ini mengidentifikasi orbit baru dari bintang-bintang sub-kerdil yang mengelilingi bintang-bintang masif yang berputar cepat, sehingga mengarah pada pemahaman baru tentang lintasan kehidupan bintang-bintang biner dekat.
Penggambaran artistik bintang Be dan piringannya (kanan atas) mengorbit bintang yang redup, panas, dan terkelupas (kiri bawah). Kredit: Lukisan oleh William Pounds
Terobosan Observasional di CHARA
Bekerja dengan rekan-rekannya di CHARA Array di Mount Wilson, California, Klement mengarahkan teleskop berkekuatan tinggi ke kumpulan bintang garis emisi B yang relatif dekat, atau disingkat “Jadilah bintang”. Ini adalah bintang-bintang yang berotasi cepat yang diduga menampung bintang-bintang yang mengorbit tidak biasa.
Bintang Be mungkin terbentuk dalam interaksi intens antara pasangan bintang yang berdekatan. Para astronom menemukan bahwa banyak bintang muncul berpasangan, sebuah tren yang terutama terjadi pada bintang-bintang yang lebih masif daripada Matahari kita. Pasangan dengan jarak yang kecil menghadapi nasib yang penuh gejolak, karena mereka bertambah besar seiring bertambahnya usia dan dapat mencapai dimensi yang serupa dengan jarak mereka.
Ketika hal ini terjadi, gas dari bintang yang sedang tumbuh dapat melewati celah di antara pasangan tersebut, sehingga pasangannya dapat menikmati aliran gas yang ditransfer. Proses kanibalisasi ini pada akhirnya akan menghilangkan hampir seluruh gas bintang donor massa tersebut dan akan meninggalkan inti kecil yang panas dari bekas pusat pembakaran nuklirnya.
Pengukuran array CHARA (elips merah) pergerakan bintang terlucuti (garis putus-putus) yang mengorbit bintang Be HR2142 (bintang kuning) setiap 81 hari. Simbol bintang hitam kecil adalah posisi yang dihitung dari rekan yang dilucuti selama pengamatan kami. Orbitnya berbentuk lingkaran, tetapi tampak elips karena miring terhadap bidang langit. Sumbu atas dan kanan menunjukkan pemisahan fisik dalam Satuan Astronomi (AU, rata-rata jarak Bumi-Matahari) sedangkan sumbu bawah dan kiri menunjukkan pemisahan sudut dalam satuan sudut miliarcdetik (mas). Sebagai perbandingan, Bulan purnama di langit memiliki diameter sudut sekitar 2 juta miliarcdetik.
Kredit: Robert Klement
Mekanisme Kanibalisasi Bintang
Para astronom memperkirakan aliran perpindahan massa menyebabkan bintang pendampingnya berputar dan menjadi rotator yang sangat cepat. Beberapa bintang yang berotasi paling cepat ditemukan sebagai bintang Be. Bintang-bintang berotasi sangat cepat sehingga sebagian gasnya terlempar dari zona ekuatornya dan membentuk cincin gas yang mengorbit.
Hingga saat ini, tahap yang diprediksi dalam kehidupan pasangan biner dekat ini masih luput dari perhatian para astronom karena jarak bintang-bintang terlalu kecil untuk dilihat dengan teleskop konvensional dan karena bangkai bintang yang terkelupas tersembunyi dalam sorotan cahaya bintang pendampingnya. Namun, teleskop CHARA Array milik Negara Bagian Georgia menawarkan para peneliti cara untuk menemukan bintang-bintang yang terlucuti.
CHARA Array menggunakan enam teleskop yang tersebar di puncak Gunung Wilson untuk bertindak seperti teleskop tunggal berukuran besar dengan diameter 330 meter. Hal ini memberi para astronom kemampuan untuk memisahkan cahaya dari pasangan bintang bahkan dengan offset sudut yang sangat kecil. Klement juga menggunakan kamera MIRC-X dan MYSTIC — yang dibuat di Universitas Michigan dan Universitas Exeter di Inggris — yang dapat merekam sinyal cahaya dari objek yang sangat terang dan sangat redup secara berdekatan.
Penemuan dan Implikasi
Para peneliti ingin menentukan apakah bintang-bintang Be telah diputar oleh perpindahan massa dan mengorbit bintang-bintang yang terlucuti. Klement memulai program observasi selama dua tahun di CHARA, dan pekerjaannya segera membuahkan hasil. Dia menemukan cahaya redup dari sahabat yang ditelanjangi di sembilan dari 37 bintang Be. Dia fokus pada tujuh target tersebut dan mampu mengikuti gerakan orbit mayat bintang di sekitar bintang Be.
“Orbitnya penting karena memungkinkan kita menentukan massa pasangan bintang,” kata Klement. “Pengukuran massa kami menunjukkan bahwa bintang-bintang yang terlucuti kehilangan hampir segalanya. Dalam kasus bintang HR2142, bintang yang terlucuti tersebut mungkin turun dari 10 kali massa Matahari menjadi sekitar satu massa Matahari.”
Bintang-bintang yang terlucuti tidak terdeteksi di sekitar setiap bintang Be, dan para peneliti percaya bahwa dalam beberapa kasus ini, mayat tersebut telah berubah menjadi bintang kecil. katai putih bintang, terlalu redup untuk dideteksi bahkan dengan CHARA Array. Dalam kasus lain, mungkin interaksinya begitu kuat sehingga bintang-bintang bergabung menjadi satu bintang yang berotasi cepat.
Klement kini memperluas pencarian bintang-bintang yang mengorbit menjadi bintang-bintang di langit selatan menggunakan European Southern Observatory’s Teleskop Sangat Besar Interferometer di Chili. Dia juga bekerja dengan Luqian Wang di Observatorium Yunnan di Tiongkok dalam penelitian menggunakan NASA Teleskop Luar Angkasa Hubble untuk mendeteksi cahaya redup dari teman yang ditelanjangi. Karena mayat-mayat ini panas, maka mereka relatif lebih terang pada panjang gelombang ultraviolet yang hanya dapat diamati dengan Teleskop Luar Angkasa Hubble.
Signifikansi Temuan CHARA
“Survei bintang Be ini – dan penemuan sembilan bintang pendamping redup – benar-benar menunjukkan kekuatan CHARA,” kata Alison Peck, direktur program Divisi Ilmu Astronomi National Science Foundation, yang mendukung Array CHARA. “Menggunakan resolusi sudut luar biasa dan rentang dinamis tinggi memungkinkan kami menjawab pertanyaan tentang pembentukan dan evolusi bintang yang belum pernah terjawab sebelumnya.”
Douglas Gies, direktur CHARA Array, mengatakan penelitian ini akhirnya mengungkap tahapan penting yang tersembunyi dalam kehidupan pasangan bintang yang berdekatan.
“Survei CHARA Array terhadap bintang Be telah mengungkapkan secara langsung bahwa bintang-bintang ini diciptakan melalui transformasi besar-besaran melalui perpindahan massa,” kata Gies. “Kami sekarang melihat, untuk pertama kalinya, hasil dari pesta bintang yang menyebabkan hilangnya bintang-bintang.”
Referensi: “Program Interferometri Array CHARA tentang Multiplisitas Bintang Be Klasik: Deteksi Baru dan Orbit Sahabat Subkurcaci yang Dilucuti” oleh Robert Klement, Thomas Rivinius, Douglas R. Gies, Dietrich Baade, Antoine Mérand, John D. Monnier, Gail H .Schaefer, Cyprien Lanthermann, Narsireddy Anugu, Stefan Kraus dan Tyler Gardner, 8 Februari 2024, Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad13ec
Gambar utama adalah gambaran artistik bintang Be dan piringannya (kanan atas) yang mengorbit bintang yang redup, panas, dan terkelupas (kiri bawah). Lukisan oleh William Pounds.
The CHARA Array didukung oleh National Science Foundation di bawah Hibah No. AST-1636624 dan AST-2034336. Dukungan kelembagaan diberikan oleh Sekolah Tinggi Seni & Sains GSU dan Kantor Wakil Presiden Penelitian dan Pembangunan Ekonomi GSU.
