Hubble Menemukan Objek Sub Bintang di Nebula Orion

Dalam survei paling rinci terhadap benda-benda langit redup berukuran kecil di Nebula Orion oleh Teleskop Antariksa Hubble NASA, para astronom telah menemukan populasi terbesar katai coklat yang pernah diketahui hingga saat ini, di antara bintang-bintang yang baru saja dilahirkan. Selain itu, para astronom juga menemukan beberapa katai coklat massa rendah dan tiga planet raksasa, bahkan sistem biner yang terdiri dari dua planet yang saling mengorbit tanpa bintang induk.

Katai coklat adalah benda langit yang agak aneh, sebab kekurangan massa untuk memulai fusi nuklir di bagian inti yang menjadi sumber kekuatan sebuah bintang. Sebaliknya, katai coklat justru mendingin dan memudar seiring waktu. Meskipun massanya rendah, katai coklat menyediakan petunjuk berharga untuk memahami bagaimana bintang dan planet terbentuk. Para astronom bahkan berani memprediksi katai coklat adalah salah satu benda langit yang paling umum di galaksi Bima Sakti kita.

Terletak 1.350 tahun cahaya dari Bumi, Nebula Orion adalah laboratorium kosmik relatif dekat untuk mempelajari proses pembentukan bintang, mulai dari bintang raksasa, bintang katai merah hingga katai coklat yang sulit dipahami.

Salah satu gambar Hubble dari survei bintang bermassa rendah, katai coklat, dan planet di Nebula Orion. Setiap lingkaran mengidentifikasi sepasang objek, yang dapat dilihat di pusat lingkaran sebagai satu titik cahaya. Teknik khusus pengolahan gambar digunakan untuk memisahkan cahaya bintang menjadi sepasang objek. Lingkaran terdalam yang lebih tebal mewakili objek utama, sementara lingkaran terluar yang lebih tipis menunjukkan objek pengiringnya. Lingkaran diberi kode warna: merah untuk planet; oranye untuk katai coklat; dan kuning untuk bintang. Terletak di sudut kiri atas adalah sepasang planet tanpa bintang induk. Di tengah sisi kanan adalah sepasang katai coklat. Wilayah Nebula Orion yang diperlihatkan oleh gambar membentang sekitar 3-4 empat tahun cahaya.
Kredit: NASA, ESA, dan G. Strampelli (STScI)

Survei semacam ini hanya bisa dilakukan oleh resolusi dan sensitivitas inframerah Hubble yang luar biasa.

Karena katai coklat lebih dingin daripada bintang, para astronom memanfaatkan Hubble untuk mengidentifikasi mereka melalui molekul air di atmosfer mereka. “Kata coklat tidak terlalu panas, sehingga menghasilkan uap air,” ungkap Massimo Robberto, penanggung jawab tim studi dari Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimore, Maryland. “Molekul air adalah karakteristik utama objek sub bintang. Semakin kecil massa, bintang menjadi lebih redup dan tampak merah. Jika diamati dalam panjang gelombang inframerah, fitur yang paling menonjol adalah molekul air.”

Uap air panas di atmosfer katai coklat sulit diamati dari permukaan Bumi, karena efek penyerapan uap air di atmosfer kita sendiri. Untungnya, Hubble adalah teleskop berbasis antariksa dengan visi inframerah-dekat yang mumpuni, sehingga dapat dengan mudah menemukan molekul air di benda langit jauh.

Tim mengidentifikasi 1.200 kandidat bintang yang tampak kemerahan dan mengungkap bagaimana bintang terbagi ke dalam dua populasi yang berbeda: mereka yang memiliki molekul air dan tanpa molekul air. Bintang terang dengan molekul air dipastikan adalah katai merah redup. Populasi besar katai coklat dan planet yang melimpah dengan molekul air di Nebula Orion adalah penemuan baru. Banyak pula bintang tanpa molekul air yang turut terdeteksi, yaitu bintang latar belakang Bima Sakti. Cahaya mereka memerah saat melewati debu antar bintang dan dianggap tidak relevan dengan penelitian tim.

Tim juga sedang mencari objek pendamping dalam sistem biner bagi 1.200 bintang yang tampak kemerahan ini. Karena begitu dekat dengan bintang utama, objek pengiring hampir tidak mungkin ditemukan menggunakan metode pengamatan standar. Namun, dengan teknik pencitraan high-contrast yang dikembangkan oleh Laurent Pueyo dari STScI, para astronom mampu menyelesaikan sejumlah besar kandidat pendamping biner.

Analisis pertama belum mengarahkan tim untuk menentukan apakah mereka mengorbit bintang yang lebih terang atau karena kebetulan sejajar. Jadi mereka masih dianggap sebagai kandidat pendamping biner bagi 1.200 bintang yang tampak kemerahan. Namun deteksi molekul air di atmosfer, mengindikasikan bahwa mereka bukanlah bintang yang kebetulan sejajar dengan latar belakang galaksi, jadi mereka seharusnya adalah katai coklat atau eksoplanet yang menjadi pendamping biner bintang.

Secara keseluruhan, tim telah menemukan 17 kandidat katai coklat pendamping bintang katai merah dan satu katai coklat berpasangan dengan satu eksoplanet. Studi juga mengidentifikasi tiga pendamping potensial bermassa planet, yang masing-masing dikaitkan dengan katai merah, katai coklat, dan planet.

“Kami bereksperimen dengan metode pemrosesan pasca pencitraan high-contrast, yang telah diandalkan oleh para astronom selama bertahun-tahun. Kami kerap kesulitan menerapkannya saat mencari planet redup di sekitar bintang terdekat,” jelas Pueyo. “Lalu kami menggabungkannya dengan algoritma dan ultra-stabilitas Hubble untuk memeriksa sekitar ratusan bintang muda di setiap eksposur yang diperoleh dari survei Orion. Ternyata, meskipun kita tidak mencapai sensitivitas yang dibutuhkan untuk bintang tunggal, volume sampel memungkinkan kita untuk mendapatkan gambar statistik pendamping di Orion, baik eksoplanet muda maupun katai coklat.”

Dengan menggabungkan dua teknik unik, pencitraan water filter dan proses pencitraan high-contrast, survei menyediakan sampel yang tidak bias terhadap sumber benda langit massa rendah yang baru terbentuk. “Kita bisa memproses ulang seluruh arsip Hubble dan mencoba menemukan banyak permata di sana,” tambah Robberto.

Mendeteksi karakteristik khas dari bintang bermassa rendah bersama pengiringnya, lebih mudah dilakukan dengan Teleskop Antariksa James Webb NASA yang akan diluncurkan pada tahun 2021.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Karl Hille

Sumber: Hubble Finds Substellar Objects in the Orion Nebula

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa