Supernova Lackluster mengungkapkan sepasang bintang langka di Bima Sakti

Mendaftar untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita penemuan menakjubkan, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

CNN
–

Sistem bintang yang tidak biasa menghasilkan lebih banyak dengungan dan lebih sedikit dentuman saat meledak dalam supernova.

Ledakan samar, yang dikenal sebagai supernova “sangat abstrak”, mendeteksi dua bintang yang berjarak 11.000 tahun cahaya dari Bumi.

Ini adalah deteksi pertama yang dikonfirmasi dari sistem bintang yang suatu hari akan menciptakan kilonova – ketika bintang neutron bertabrakan dan meledak, meluncurkan emas dan elemen berat lainnya ke luar angkasa. Pasangan bintang langka ini diperkirakan hanya satu dari sekitar 10 bintang di Bima Sakti.

Penemuan telah datang sejak lama.

Pada tahun 2016, Observatorium Neil Gehrels Swift NASA mendeteksi kilatan besar sinar-X, yang berasal dari wilayah yang sama di langit dengan bintang Be yang panas dan terang.

Para astronom penasaran apakah keduanya dapat dihubungkan, sehingga data diambil menggunakan teleskop 1,5 meter Cerro Tololo Inter-American Observatory di Chile utara.

Salah satu yang tertarik menggunakan data ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang bintang tersebut adalah Dr. Noel Richardson, yang sekarang menjadi asisten profesor fisika dan astronomi di Embry-Riddle Aeronautical University.

Pada tahun 2019, Clarissa Pavao, seorang sarjana di universitas tersebut, menelepon Richardson saat menghadiri kelas astronomi untuk menanyakan apakah dia memiliki proyek yang dapat dia kerjakan untuk mendapatkan pengalaman dalam penelitian astronomi. Dia berbagi data teleskop dengannya dan selama pandemi, Pavao belajar cara bekerja dengan data dari teleskop di Chili dan membersihkannya untuk mengurangi distorsi.

“Sebuah teleskop melihat bintang dan mengambil semua cahaya sehingga Anda dapat melihat unsur-unsur apa yang terbuat dari bintang itu – tetapi bintang Be cenderung memiliki piringan materi di sekitar mereka,” kata Pavao. “Sulit untuk melihat semua hal ini secara langsung.”

Dia mengirimkan hasil awalnya — yang terlihat seperti sebar — ke Richardson, yang menyadari bahwa dia telah menentukan orbit untuk sistem bintang ganda. Pengamatan lanjutan membantu mereka memverifikasi orbit sistem bintang biner, bernama CPD-29 2176.

Tapi orbit ini tidak seperti yang mereka harapkan. Biasanya, bintang biner mengorbit satu sama lain dalam orbit elips. Pada CPD-29 2176, satu bintang mengorbit bintang lainnya dalam pola melingkar yang berulang setiap 60 hari.

Kedua bintang, yang satu lebih besar dan yang lain lebih kecil, mengorbit satu sama lain dalam orbit yang sangat dekat. Seiring waktu, kata Richardson, bintang yang lebih besar mulai melepaskan hidrogennya sendiri, melepaskan materi ke bintang yang lebih kecil, yang tumbuh dari 8 atau 9 kali massa Matahari kita menjadi 18 atau 19 kali massa Matahari kita. Sebagai perbandingan, massa Matahari adalah 333.000 kali massa Bumi.

Bintang utama menjadi lebih kecil dan lebih kecil saat bintang sekunder sedang dibangun — dan pada saat ia menghabiskan semua bahan bakarnya, tidak cukup untuk menciptakan supernova yang masif dan energik untuk meluncurkan materi yang tersisa ke luar angkasa.

Sebaliknya, ledakan itu lebih seperti kembang api yang gagal menyala.

“Bintang itu sangat terkuras sehingga ledakannya tidak memiliki cukup energi untuk mendorong orbitnya menjadi bentuk elips khas yang terlihat pada binari serupa,” kata Richardson.

Apa yang tersisa setelah supernova adalah sisa padat yang dikenal sebagai bintang neutron, yang sekarang mengorbit bintang masif yang berputar cepat. Pasangan bintang tersebut akan tetap berada dalam konfigurasi yang stabil selama sekitar 5 hingga 7 juta tahun. Karena momentum massa dan sudut telah ditransfer ke bintang Be, ia melepaskan piringan gas untuk menjaga keseimbangan dan memastikannya tidak pecah.

Akhirnya, bintang sekunder juga akan membakar bahan bakarnya, mengembang dan memuntahkan material seperti yang dilakukan bintang pertama. Tetapi materi ini tidak dapat terakumulasi dengan mudah di bintang neutron, jadi sebaliknya, sistem bintang akan menembakkan materi tersebut ke luar angkasa. Bintang sekunder kemungkinan akan mengalami supernova yang serupa dan berubah menjadi bintang neutron.

Seiring waktu — kemungkinan besar beberapa miliar tahun — kedua bintang neutron akan bergabung dan akhirnya meledak dalam radius. kilonovamelepaskan elemen berat seperti emas ke alam semesta.

“Unsur-unsur berat itu memungkinkan kita untuk hidup seperti yang kita lakukan. Misalnya, sebagian besar emas diciptakan oleh bintang-bintang yang menyerupai sisa-sisa supernova atau bintang neutron dalam sistem biner yang kita pelajari. Astronomi memperdalam pemahaman kita tentang dunia dan kita tempatkan di dalamnya.”

“Ketika kita melihat hal-hal ini, kita melihat ke masa lalu,” kata Pavao. “Kami belajar lebih banyak tentang kosmogoni, yang akan memberi tahu kita ke mana arah tata surya kita. Sebagai manusia, kita memulai dengan elemen yang sama dengan bintang-bintang ini.”

Sebuah studi yang merinci temuan mereka diterbitkan Rabu di jurnal alam.

Richardson dan Pavau juga bekerja sama dengan fisikawan Jean J. Eldridge di University of Auckland di Selandia Baru, yang ahli dalam sistem bintang biner dan evolusinya. Eldridge mengulas ribuan model bintang biner dan memperkirakan kemungkinan hanya ada 10 di seluruh Bima Sakti yang mirip dengan yang ada di penelitian mereka.

Selanjutnya, para peneliti ingin bekerja untuk mempelajari lebih lanjut tentang Be Star itu sendiri, dan berharap untuk melakukan pengamatan lanjutan dengan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Pavau juga ingin lulus – dan terus bekerja dalam penelitian astrofisika menggunakan keterampilan baru yang diperolehnya.

“Saya tidak pernah berpikir akan mengerjakan sejarah evolusi sistem bintang ganda dan supernova,” kata Pavau. “Itu adalah proyek yang luar biasa.”