Oleh
Penelitian baru menantang pandangan tradisional tentang katai putih hanya sebagai sisa-sisa bintang mati dengan menjelaskan luminositas katai putih tertunda yang berkepanjangan. Kredit: SciTechDaily.com
Para peneliti menemukan alasan beberapa katai putih tetap bercahaya selama miliaran tahun: sebuah proses inti di mana kristal yang lebih ringan naik dan cairan yang lebih padat tenggelam, menyeimbangkan energi dan menjaga kecerahan permukaan.
Buku teks astronomi Anda mungkin menggambarkan katai putih sebagai sisa-sisa bintang mati yang sejuk dan relatif tidak menarik. Perspektif ini ditantang oleh keberadaan katai putih tertunda yang sebelumnya tidak dapat dijelaskan, yang melampaui ekspektasi karena bersinar seterang beberapa bintang deret utama selama miliaran tahun.
Penelitian baru oleh Simon Blouin dengan rekan penulis di Universitas Warwick dan Institute for Advanced Study, di Princeton, NJ mengungkapkan bahwa di dalam inti bintang yang berperilaku aneh ini, kristal dengan kepadatan lebih rendah terbentuk dan mengapung sementara cairan yang lebih padat dengan pengotor berat tenggelam. Proses distilasi padat-cair ini mengganggu pendinginan selama miliaran tahun dan menjelaskan semua sifat yang diamati dari populasi katai putih tertunda yang tidak biasa.
Siklus Hidup Bintang dan Pendinginan Katai Putih
Siklus hidup sebuah bintang dimulai di nebula gas, di mana gravitasi mulai menarik materi hingga terkumpul dalam jumlah sedemikian rupa sehingga inti matahari baru mulai memadukan inti hidrogen dan memancarkan cahaya ke alam semesta. Akhirnya, sebagian besar bintang kehabisan bahan bakar nuklirnya, melepaskan lapisan luarnya menjadi nebula planet, dan berakhir menjadi katai putih seukuran Bumi yang tidak lagi terjadi fusi.
Tanpa sumber bahan bakar untuk fusi, bintang-bintang ini diperkirakan akan mendingin selama sisa waktu. Asumsi mengenai pendinginan ini dimasukkan ke dalam estimasi katai putihusia, pada gilirannya mempengaruhi pemahaman kita tentang pembentukan kita Bima Sakti.
Gaia, yang dioperasikan oleh Badan Antariksa Eropa (ESA), mensurvei langit dari orbit Bumi untuk membuat peta tiga dimensi Galaksi kita yang terbesar dan paling presisi. Gambar ini menunjukkan pemandangan seluruh langit Bima Sakti dari Gaia berdasarkan pengukuran hampir 1,7 miliar bintang. Kredit: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
Pengamatan dan Temuan Penelitian Satelit Gaia
Perkiraan terjadinya pendinginan katai putih berbenturan dengan data observasi dari satelit Gaia Badan Antariksa Eropa, yang menunjukkan pada tahun 2019 bahwa populasi katai putih mampu menghentikan pendinginan selama lebih dari delapan miliar tahun, yang hampir dua kali lipat usia Bumi dan lebih dari separuh usia alam semesta sejak Dentuman Besar.
Temuan Blouin dan kolaboratornya menjelaskan cahaya katai putih yang bertahan lama dengan “proses distilasi” (kristal ringan terbentuk dan melayang sementara cairan yang lebih padat tenggelam), yang menyebabkan pelepasan energi gravitasi. Keluaran energi dari proses ini hampir sama persis dengan energi yang dipancarkan katai putih ke luar angkasa, sehingga luminositas dan suhu permukaannya pada dasarnya konstan.
“Ke depannya,” Blouin menjelaskan, “penting untuk mempertimbangkan mekanisme ini ketika menggunakan katai putih sebagai jam kosmik untuk mengukur usia bintang.”
Kontribusi Simon Blouin
Simon Blouin adalah Rekan Nasional Institut Astrofisika Teoritis Kanada (CITA) yang bekerja di Universitas Victoria bersama Profesor Falk Herwig. Blouin memperoleh gelar doktor dalam bidang fisika di l’Université de Montréal pada tahun 2019 sebelum menyelesaikan beasiswa pasca-doktoral di Laboratorium Nasional Los Alamos AS dan di UVic. Karyanya menggunakan berbagai macam teknik simulasi untuk menyempurnakan model katai putih. Hal ini meningkatkan kemampuan fisikawan dan astronom untuk menggunakan bintang-bintang ini sebagai jam kosmik akurat yang membantu menyimpulkan sejarah pembentukan bintang di galaksi Bima Sakti kita.
Dengan penelitian terbarunya yang baru saja dipublikasikan di AlamBlouin dan kolaboratornya mengidentifikasi mekanisme yang membuat katai putih tertunda tetap panas selama miliaran tahun sehingga menjelaskan kehidupan bintang kedua katai putih.
Referensi: “Kristal apung menghentikan pendinginan bintang katai putih” oleh Antoine Bédard, Simon Blouin dan Sihao Cheng, 6 Maret 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07102-y
Antoine Bédard, penulis pertama artikel ini, adalah Anggota Postdoctoral NSERC di Universitas Warwick, Inggris. Ia memperoleh gelar PhD di bidang fisika dari Université de Montréal pada tahun 2022.
Simon Blouin adalah Rekan Nasional Institut Astrofisika Teoritis Kanada (CITA) yang bekerja di Universitas Victoria bersama Profesor Falk Herwig. Blouin memperoleh gelar doktor dalam bidang fisika di l’Université de Montréal pada tahun 2019 sebelum menyelesaikan beasiswa pasca-doktoral di Laboratorium Nasional Los Alamos AS dan di UVic.
Sihao Cheng, penulis kontributor artikel dan penemu anomali pendinginan pada tahun 2019, adalah anggota pascadoktoral di Institute for Advanced Study di Princeton. Ia memperoleh gelar PhD dari Johns Hopkins University pada tahun 2021.
