Misteri kosmik: Para astronom menangkap bintang sekarat yang memuntahkan cincin asap

Para astronom telah menemukan bintang raksasa merah yang melalui pergolakan kematian terakhirnya dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya, mengungkapkan fitur yang tidak biasa. Bintang yang dikenal sebagai V Hydri (atau disingkat V Hya), ambil enam episode materi yang berbeda, menurut Versi awal Diterima untuk publikasi di The Astrophysical Journal. Mekanisme pasti dari pembentukan “cincin asap” misterius itu belum dipahami. Namun, pengamatan dapat mengguncang model saat ini untuk tahap akhir evolusi bintang dan menjelaskan lebih banyak tentang Nasib matahari kita.

“V Hydrae terperangkap dalam proses pelepasan atmosfernya – akhirnya sebagian besar massanya – yang merupakan sesuatu yang dilakukan oleh raksasa merah tahap akhir,” Rekan penulis Mark Morris berkata:, seorang astronom di University of California. Namun, “ini adalah pertama dan satu-satunya saat serangkaian cincin yang mengembang terlihat di sekitar bintang yang mengalami pergolakan kematiannya – serangkaian ‘cincin asap’ yang mengembang yang kami pikir akan meledak setiap beberapa ratus tahun.”

raksasa merah Ini adalah salah satu tahap akhir dari evolusi bintang. Begitu inti bintang berhenti mengubah hidrogen menjadi helium melalui fusi nuklir, gravitasi mulai menekan bintang, menaikkan suhu internalnya. Proses ini menyalakan kulit hidrogen yang terbakar di sekitar inti yang lembam. Akhirnya, tekanan dan pemanasan di inti menyebabkan bintang mengembang secara dramatis, mencapai diameter antara 62 juta dan 620 juta mil (100 juta hingga 1 miliar km). Suhu permukaan relatif dingin menurut standar bintang: 4000 hingga 5800 derajat Fahrenheit (2200 hingga 3200 derajat Celcius). Jadi bintang-bintang ini mengambil penampilan oranye-merah, maka julukan raksasa merah.

Akhirnya, helium di inti raksasa merah akan habis, dan inti akan menyusut lagi. Kemudian menjadi bintang cabang raksasa asimtotik (AGB) bintang (tahap terakhir dari raksasa merah). Struktur bagian dalam bintang AGB terdiri dari inti pusat karbon dan oksigen, cangkang di mana fusi mengubah helium menjadi karbon, dan cangkang lain di mana hidrogen berubah menjadi helium. Bintang-bintang ini biasanya menghasilkan denyutan dramatis yang meningkatkan kecerahan setiap 100 hingga 1.000 hari. Selain itu, angin permukaan yang intens menyebabkan pembentukan awan gas yang dikenal sebagai pinggiran di sekitar bintang.

Angin bintang yang intens ini pada akhirnya akan mengusir atmosfer dan atmosfer bintang, dan bintang itu akan menjadi katai putih di dalam nebula planet. Semakin cepat tingkat di mana bintang AGB kehilangan massa, semakin dekat dengan transisi akhir itu. Matahari kita pada akhirnya akan menjadi raksasa merah dalam waktu sekitar 5 miliar tahun, akhirnya berevolusi menjadi AGB sebelum akhirnya berevolusi menjadi nebula planet dengan bintang katai putih di pusatnya.

Ini adalah proses yang telah dipahami oleh para astronom selama bertahun-tahun. Namun, karakteristik V Hya yang tidak biasa membuat mereka memikirkan kembali banyak hal. Terletak 1.300 tahun cahaya di konstelasi Hydra, V Hya adalah bintang kaya karbon, yang berarti bahwa atmosfernya mengandung lebih banyak karbon daripada oksigen. Ini memiliki tingkat kehilangan massa yang tinggi, sehingga para astronom berpikir kemungkinan dalam proses pelepasan atmosfernya menjadi nebula planet.

Bintang AGB ini juga menarik karena setiap delapan tahun atau lebih, letusan plasma besar terjadi, dan penurunan tajam dalam kecerahan terjadi setiap 17 tahun. Peristiwa ini menunjukkan adanya bintang pendamping yang nyaris tidak terlihat. (Penurunan kecerahan mungkin disebabkan oleh awan yang terkait dengan bintang kedua yang lewat di depan V Hya.)

Studi terbaru ini menggabungkan data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble dengan pengamatan menggunakan Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (ALMA), yang mencakup data inframerah, optik, dan ultraviolet untuk menangkap pergolakan kematian V Hya di berbagai panjang gelombang. Bintang itu jauh dan diselimuti debu tebal, tetapi kemampuan resolusi tinggi ALMA telah mengungkapkan cincin dan arus keluarnya dengan sangat rinci.

Waktunya juga kebetulan. “V Hya berada dalam transisi singkat namun penting yang dialami oleh bintang-bintang sekarat di akhir hayatnya,” Rekan penulis Raghvendra Sahai mengatakan:, seorang astronom di Jet Propulsion Laboratory NASA. “Ini adalah fase di mana mereka kehilangan sebagian besar massa mereka. Fase ini mungkin tidak berlangsung lama, jadi sulit untuk menangkapnya saat beraksi. Kami beruntung dengan V Hya, dan bisa memotret semua aktivitas berbeda yang terjadi. “

Sahai dan rekan-rekannya menemukan bahwa bintang tersebut melepaskan atmosfernya dengan meniupkan serangkaian cincin asap, yang telah meluas ke luar selama 2.100 tahun atau lebih untuk membentuk wilayah seperti cakram berdebu di sekitar V Hya. tim disulihsuarakan Struktur ini adalah DUDE (disk mengalami ekspansi dinamis).

Pengamatan mereka juga mengungkapkan ledakan kecepatan tinggi dari gas yang dikeluarkan dari bintang dalam arah yang berlawanan, tegak lurus dengan cincin asap, membentuk dua struktur berbentuk jam pasir. Struktur ini berkembang dengan kecepatan lebih dari setengah juta mil per jam (240 km/s). “Penemuan bahwa proses ini dapat melibatkan cincin pembakaran gas, bersamaan dengan produksi pancaran materi berkecepatan tinggi yang terputus-putus, membawa kerutan baru yang menarik pada pemahaman kita tentang bagaimana bintang mengakhiri hidup mereka,” kata Morris.

Semua ini menunjukkan bahwa bintang sedang mengalami evolusi yang sangat cepat, yang bertentangan dengan model saat ini. “Studi kami secara dramatis mengungkapkan bahwa model tradisional tentang bagaimana bintang AGB mati—dengan mengeluarkan bahan bakar massal melalui angin globular yang relatif lambat dan stabil selama 100.000 tahun atau lebih—tidak lengkap, atau paling buruk salah,” Sahi berkata. “Sangat mungkin bahwa bintang pendamping atau bintang kuasi memainkan peran penting dalam kematian mereka. Dalam kasus V Hya, kombinasi bintang pendamping terdekat dan hipotetis jauh bertanggung jawab, setidaknya sampai batas tertentu, atas kehadirannya. dari enam cincinnya, dan ledakan berkecepatan tinggi yang menyebabkan kematian bintang secara ajaib. . “