Katai putih masih dapat menjalani aktivitas termonuklir yang stabil

Untuk menyelidiki fisika yang mendukung evolusi katai putih, para astronom telah membandingkan katai putih dingin dalam dua gugus bintang masif: gugus bola M3 dan M13. Kedua kelompok ini memiliki banyak sifat fisik seperti usia dan mineralisasi, tetapi kelompok bintang yang pada akhirnya akan memunculkan katai putih berbeda. Bersama-sama, ini menjadikan M3 dan M13 sebagai laboratorium alami yang ideal untuk menguji seberapa dingin kelompok katai putih yang berbeda. Kredit: ESA/Hubble & NASA, G. Piotto dkk.

Bisakah bintang yang sekarat membuat mereka terlihat lebih muda? Panduan baru dari NASA/Ini luar biasa Teleskop Luar Angkasa Hubble Dia menunjukkan bahwa katai putih dapat terus membakar hidrogen di tahap akhir kehidupan mereka, membuat mereka tampak lebih muda dari yang sebenarnya. Penemuan ini mungkin memiliki konsekuensi bagaimana para astronom mengukur usia gugusan bintang.

Pandangan yang berlaku tentang katai putih sebagai bintang yang lembam dan mendingin lambat telah ditentang oleh pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA/ESA. Sekelompok astronom internasional telah menemukan bukti pertama bahwa katai putih dapat memperlambat laju penuaan dengan membakar hidrogen di permukaannya.

“Kami telah menemukan bukti pengamatan pertama bahwa katai putih masih dapat menjalani aktivitas termonuklir yang stabil,” jelas Jianxing Chen dari Alma Mater Studiorum Universita di Bologna dan Institut Astrofisika Nasional Italia, yang memimpin penelitian. “Ini adalah kejutan besar, karena bertentangan dengan apa yang umum.”

Katai putih adalah bintang dingin yang perlahan-lahan melepaskan lapisan luarnya selama tahap terakhir kehidupan mereka. Mereka adalah hal-hal umum di alam semesta. Sekitar 98% dari semua bintang di alam semesta pada akhirnya akan berakhir sebagai katai putih, termasuk matahari kita.^[1] Mempelajari tahap pendinginan ini membantu para astronom memahami tidak hanya katai putih, tetapi juga tahap awal mereka.

Untuk menyelidiki fisika yang mendasarinya katai putih Evolusi, para astronom telah membandingkan katai putih dingin dalam dua gugus bintang masif: gugus bola M3 dan M13.^[2] Kedua kelompok ini memiliki banyak sifat fisik seperti usia dan mineralisasi^[3] Namun rasi bintang itu pada akhirnya akan memunculkan katai putih yang berbeda. Secara khusus, warna keseluruhan bintang dalam fase evolusi yang dikenal sebagai cabang horizontal lebih biru di M13, menunjukkan adanya sekelompok bintang yang lebih panas. Bersama-sama, ini menjadikan M3 dan M13 sebagai laboratorium alami yang ideal untuk menguji seberapa dingin kelompok katai putih yang berbeda.

Gambar ini menunjukkan tampilan M13 dalam skala besar. Kredit Gambar: ESA/Hubble, Survei Langit Digital 2. Ucapan Terima Kasih: D. De Martin

“Kualitas luar biasa dari pengamatan Hubble kami telah memberi kami pandangan lengkap tentang gugus bintang dari dua kelompok bola,” lanjut Chen. “Ini memungkinkan kami untuk membandingkan bagaimana bintang berkembang di M3 dan M13.”

Menggunakan Wide Field Camera 3 Hubble, tim mengamati M3 dan M13 pada panjang gelombang dekat ultraviolet, memungkinkan mereka untuk membandingkan lebih dari 700 katai putih dalam dua kelompok. Mereka menemukan bahwa M3 mengandung katai putih standar yang hanya mendinginkan inti bintang. Di sisi lain, M13 memiliki dua set katai putih: katai putih standar dan katai putih yang berhasil menempel pada kulit terluar hidrogen, memungkinkan mereka untuk membakar lebih lama dan dengan demikian mendingin secara perlahan.

Dengan membandingkan hasil mereka dengan simulasi komputer evolusi bintang di M13, para peneliti dapat menunjukkan bahwa hampir 70% katai putih M13 membakar hidrogen di permukaannya, memperlambat laju pendinginan.

Foto ini menunjukkan pandangan luas dari M3. Kredit Gambar: ESA/Hubble, Survei Langit Digital 2. Ucapan Terima Kasih: D. De Martin

Penemuan ini mungkin memiliki konsekuensi bagaimana para astronom mengukur usia bintang-bintang dunia Bima Sakti. Evolusi katai putih sebelumnya dimodelkan sebagai proses pendinginan yang dapat diprediksi. Hubungan yang relatif langsung antara usia dan suhu ini telah menyebabkan para astronom menggunakan laju pendinginan katai putih sebagai jam alami untuk menentukan usia gugus bintang, terutama gugus bola dan gugus terbuka. Namun, pembakaran hidrogen untuk katai putih dapat menyebabkan perkiraan usia ini menjadi tidak akurat sebanyak satu miliar tahun.

“Penemuan kami menantang definisi katai putih ketika kami melihat perspektif baru tentang cara bintang menua,” tambah Francesco Ferraro dari Alma Mater Studiorum Universita di Bologna dan Institut Astrofisika Nasional Italia, yang mengoordinasikan penelitian. “Kami sekarang mempelajari kluster lain yang mirip dengan M13 untuk membatasi kondisi yang mendorong bintang untuk mempertahankan selubung hidrogen tipis yang memungkinkan mereka menua secara perlahan.”

Catatan

1. Matahari baru berusia 4,6 miliar tahun selama 10 miliar tahun umurnya. Begitu Matahari menghabiskan hidrogen di intinya, Matahari akan membengkak menjadi raksasa merah, menelan planet-planet dalam dan menghanguskan permukaan bumi. Ia kemudian akan melepaskan lapisan luarnya, meninggalkan inti yang terpapar sinar matahari sebagai katai putih yang perlahan-lahan menjadi dingin. Bara bintang ini akan sangat padat, mengumpulkan sebagian besar massa Matahari menjadi bola yang kira-kira seukuran Bumi.
2. M3 berisi hampir setengah juta bintang dan terletak di konstelasi Canes Venatici. M13 – kadang-kadang dikenal sebagai Gugus Bulat Besar Hercules – berisi bintang yang sedikit lebih sedikit, hanya beberapa ratus ribu. Katai putih sering digunakan untuk memperkirakan usia gugus bola, dan oleh karena itu sejumlah besar waktu Hubble telah dicurahkan untuk menjelajahi katai putih di gugus bola kuno yang berpenduduk padat. Hubble secara langsung mengamati keberadaan katai putih di gugus bintang globular untuk pertama kalinya pada tahun 2006.
3. Para astronom menggunakan kata “metalik” untuk menggambarkan proporsi bintang yang terdiri dari unsur-unsur selain hidrogen dan helium. Sebagian besar materi di alam semesta adalah hidrogen atau helium – ambil Matahari misalnya, 74,9% massanya adalah hidrogen, 23,8% adalah helium, dan 1,3% sisanya adalah campuran dari semua elemen lain, yang dirujuk oleh para astronom. sebagai “logam”.

informasi lebih lanjut

Teleskop Luar Angkasa Hubble adalah proyek kerjasama internasional antara Badan Antariksa Eropa dan NASA.

Tim astronom internasional dalam penelitian ini terdiri dari Jiancheng Chen (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna dan Astrophysics and Space Observatory di Bologna), Francesco R Ferraro (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna dan Astrophysics and Astronomy Observatory di Bologna), Mario Cadialano ( Observatorium Astrofisika dan Ilmu Antariksa Bologna), Maurizio Salaris (Liverpool John Moores University), Barbara Lanzoni (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna dan Observatorium untuk Astrofisika dan Ilmu Antariksa Bologna), Christina Palanca (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna) dan Leandro G. Althaus (Universidad Nacional de La Plata dan CCT – CONICET Centro Cientifico Tecnologico La Plata) dan Emanuele Dalessandro (Observatorium Astrofisika dan Ilmu Antariksa di Bologna).