Penemuan Bintang Pelarian Memecahkan Misteri Sistem Multi Bintang

Seiring pertempuran para keluarga bangsawan kerajaan Inggris untuk memperebutkan tahta selama Perang Mawar pada tahun 1400-an, demikian pula dengan sekelompok bintang yang menggelar pertempurannya sendiri dalam sebuah perang bintang yang digelar di Nebula Orion.

Bintang-bintang bertempur dalam sebuah pergulatan gravitasi, yang berakhir dengan terpecahnya sistem multi bintang. Setidaknya, tiga buah bintang dikeluarkan secara paksa dengan kecepatan tinggi ke berbagai arah. Mereka luput dari perhatian para astronom selama ratusan tahun. Hingga beberapa dekade terakhir, dua dari mereka ditemukan melalui observasi panjang gelombang radio dan inframerah yang mampu menembus debu tebal Nebula Orion.

Ketiga ilustrasi panel ini menunjukkan terpecahnya pengelompokan bintang yang melemparkan anggota kelompok ke ruang angkasa. Panel 1: anggota sistem multi bintang yang saling mengorbit. Panel 2: dua bintang yang saling mendekat dalam orbit masing-masing. Panel 3: bintang yang saling mengorbit dari jarak dekat, akan bergabung atau membentuk sistem biner rapat. Fenomena ini melepaskan energi gravitasi yang mendorong keluar semua bintang dari sistem, seperti yang ditunjukkan di panel ketiga.
Kredit: NASA, ESA, dan Z. Levy (STScI)

Pengamatan menunjukkan kedua bintang yang diperlihatkan oleh ilustrasi panel 3, bergerak dengan kecepatan tinggi ke arah yang berlawanan. Namun, asal usul lokasi bintang bisa ditentukan. Oleh karena itu, para astronom menelusuri kedua bintang sejauh 540 tahun yang lalu ke lokasi yang sama, dan memprediksi mereka sebelumnya adalah bagian dari sistem multi bintang. Tapi, energi gabungan kedua bintang yang membentuk sistem biner dan mendorong mereka keluar tidak bertambah. Para astronom menggagas setidaknya harus ada satu "pelaku" lain yang merampas energi dari pergulatan gravitasi antar bintang ini.

Sekarang, Teleskop Antariksa Hubble NASA telah membantu para astronom untuk menemukan potongan terakhir teka-teki, dengan menangkap bintang pelarian ketiga. Para astronom mengikuti kembali jalur bintang pelarian yang baru ditemukan oleh Hubble ke lokasi yang sama, tempat kedua bintang yang telah diketahui sebelumnya berada 540 tahun yang lalu. Ketiga bintang berada di sebuah wilayah kecil yang dihuni oleh bintang-bintang belia yang disebut Nebula Kleinmann-Low, di dekat pusat kompleks Nebula Orion yang terletak 1.300 tahun cahaya dari Bumi.

“Observasi terbaru Hubble memberikan bukti kuat bagaimana ketiga bintang dikeluarkan dari sistem multi bintang,” ungkap penanggung jawab tim studi Kevin Luhman dari Universitas Negeri Penn, Pennsylvania. “Para astronom sebelumnya menemukan beberapa sampel lain bintang yang melaju sangat cepat, setelah jalur pergerakannya ditelusuri merupakan bagian dari sistem multi bintang. Jadi, mereka mungkin dikeluarkan dari sistem. Namun ketiga bintang dalam studi ini adalah sampel termuda bintang yang dikeluarkan dari sistem, mungkin hanya berusia beberapa ratus ribu tahun. Bahkan berdasarkan citra inframerah, mereka masih cukup muda karena memiliki sisa-sisa material dari proses yang membentuk mereka.”

Ketiga bintang melaju sangat cepat dalam perjalanan keluar dari Nebula Kleinmann-Low, hampir 30 kali lebih cepat daripada sebagian besar bintang penghuni nebula. Berdasarkan simulasi komputer, para astronom memprediksi telah terjadi "tarik tambang" gravitasi di gugus bintang belia, sebuah wilayah di mana bintang-bintang yang baru dilahirkan berkumpul bersama. “Tapi kita belum mengamati banyak sampel, terutama di gugus-gugus bintang belia,” jelas Luhman. "Nebula Orion dikelilingi oleh bintang-bintang yang terlempar dari sana di masa lalu, mereka sekarang mengarungi ruang angkasa.”

Makalah studi yang melaporkan hasil penelitian telah dipublikasikan di The Astrophysical Journal Letters edisi 20/03/17.

Luhman menyebut bintang ketiga yang melaju cepat sebagai “sumber x”, sewaktu mencari planet pengembara yang melayang bebas di Nebula Orion. Saat itu Luhman adalah salah satu anggota tim internasional yang dipimpin oleh Massimo Robberto dari Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimore, Maryland. Tim yang terdiri dari para astronom dari berbagai negara, memanfaatkan kemampuan panjang gelombang inframerah-dekat Wide Field Camera 3 Hubble untuk melakukan survei. Selama analisis, Luhman membandingkan gambar-gambar inframerah terbaru yang diambil pada tahun 2015 dengan pengamatan inframerah yang dilakukan pada tahun 1998 menggunakan Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS). Dia memperhatikan posisi sumber x telah berubah secara signifikan, relatif terhadap bintang-bintang di dekatnya selama 17 tahun di antara gambar-gambar Hubble. Berarti bintang sumber x melaju cepat sekitar 130.000 mil per jam.

Gambar Hubble yang menunjukkan gugus bintang belia yang disebut Gugus Trapezium (tengah). Kotak di atas Gugus Trapezium mengurai lokasi ketiga bintang. Tampilan close-up bintang ada di kanan atas. Lokasi kelahiran sistem multi bintang ditandai sebagai “posisi awal”. Dua buah bintang yang diberi label BN, dan “I”, atau sumber I, ditemukan beberapa dekade yang lalu. Sumber I tertanam di dalam debu tebal dan tidak bisa dilihat. Bintang ketiga, “x”, atau sumber x, baru-baru ini ditemukan bergerak antara tahun 1998-2015, seperti yang ditunjukkan oleh citra inset di kanan bawah.
Kredit: NASA, ESA, K. Luhman (Universitas Negeri Penn), dan M. Robberto (STScI)

Para astronom kemudian melihat lokasi asal bintang dan memproyeksikan kembali jalurnya pada waktu itu. Luhman menyadari pada tahun 1470-an sumber x berada di Nebula Kleinmann-Low sebagaimana dua bintang pelarian lainnya, Becklin-Neugebauer (BN) dan “sumber I.”

BN ditemukan di dalam gambar panjang gelombang inframerah pada tahun 1967, tetapi gerakannya yang sangat cepat tidak terdeteksi hingga tahun 1995. Pengamatan radio kemudian mengukur kecepatan bintang yang melaju 60.000 mil per jam. Sumber I melaju kira-kira 22.000 mil per jam. Bintang hanya terdeteksi dalam pengamatan panjang gelombang radio, karena terhalang oleh begitu banyak debu, sehingga menghalangi sebagian besar observasi dalam panjang gelombang cahaya kasat mata dan inframerah.

Ketiga bintang kemungkinan besar diusir dari rumah tempat kelahirannya saat mereka terlibat dalam permainan biliar gravitasi, pungkas Luhman. Ketika sistem multi bintang terpecah, maka fenomena yang kerap terjadi adalah dua bintang akan saling mendekat untuk bergabung atau membentuk sistem biner yang sangat rapat. Dalam kasus lain, fenomena serupa menghasilkan gaya gravitasi yang cukup kuat untuk mendorong keluar semua bintang dari sistem.

Teleskop masa depan, seperti Teleskop Antariksa James Webb NASA, diharapkan mampu mengamati wilayah luas Nebula Orion. Melalui perbandingan antara gambar nebula yang diambil oleh Webb dengan gambar Hubble yang dihasilkan pada tahun-tahun sebelumnya, para astronom berharap dapat mengidentifikasi lebih banyak bintang pelarian dari terpecahnya sistem multi bintang lainnya.

Ditulis oleh: Staf Space Telescope Science Institute di Baltimore, Maryland, www.nasa.gov, editor: Karl Hille

Sumber: Hubble Discovery of Runaway Star Yields Clues to Breakup of Multiple-Star System

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa