 |
| Kredit: NASA, ESA, dan P. Hartigan (Universitas Rice) |
Bintang-bintang
di alam semesta tak pernah merasa malu untuk mengumumkan kelahirannya. Mereka bahkan
menembakkan partikel-partikel jet gas bercahaya sangat energik dalam kecepatan
supersonik melintasi ruang angkasa.
Meskipun
selama beberapa dekade para astronom telah melihat banyak foto partikel jet
kelahiran bintang, berkat Teleskop Antariksa Hubble NASA, mereka kini bisa
menontonnya dalam format video.
Satu
tim ilmuwan yang dipimpin oleh astronom Patrick Hartigan dari Universitas Rice
di Houston Texas, telah mengumpulkan koleksi gambar resolusi tinggi Hubble
selama periode 14 tahun, dan menyusunnya menjadi video time-lapse partikel jet yang ditembakkan oleh tiga bintang
muda. Video time-lapse menawarkan
pemandangan unik tentang fenomena perubahan dan pergerakan bintang hanya dalam
selang waktu beberapa tahun. Sebagian besar fenomena perubahan objek astronomi
membutuhkan rentang waktu yang jauh lama dibandingkan usia hidup manusia.
Video
mengungkap pergerakan cepat arus saat merobek lingkungan kosmik di sekitarnya.
Detail struktur partikel jet yang belum pernah dilihat sebelumnya, termasuk
simpul-simpul gas terang yang meredup seiring waktu dan tabrakan antara
material, baik yang bergerak cepat maupun lambat, menghasilkan fitur mirip anak panah
yang berkilau. Fenomena ini menyediakan petunjuk tentang tahap terakhir
kelahiran bintang dan menawarkan pemandangan bagaimana Matahari kita
berperilaku 4,5 miliar tahun yang lalu.
“Untuk
pertama kalinya, video time-lapse memungkinkan kami untuk mengamati bagaimana partikel-partikel jet berinteraksi
dengan lingkungan kosmik di sekitarnya,” ungkap Hartigan. “Interaksi seperti itu memberi
tahu kita bagaimana bintang-bintang muda memengaruhi lingkungan tempat mereka
terbentuk. Melalui video time-lapse, kita
sekarang dapat membandingkan observasi partikel jet dengan perhitungan
yang dihasilkan oleh simulasi komputer dan eksperimen laboratorium.”
Makalah
yang melaporkan hasil studi telah dipublikasikan di The Astrophysical Journal edisi 20 Juli 2011.
Partikel
jet adalah tahap aktif pembentukan bintang berdurasi relatif pendek, hanya
berlangsung sekitar 100.000 tahun dan disebut objek Herbig-Haro (HH), yang diambil dari nama dua ilmuwan yang mempelajarinya pada tahun 1950-an, George Herbig
dan Guillermo Haro. Para astronom belum bisa memastikan peran partikel-partikel
jet dalam proses pembentukan bintang atau bagaimana cara bintang menembakkan mereka.
Bintang
terbentuk dari awan gas hidrogen raksasa yang runtuh. Seiring pertumbuhannya,
secara gravitasi bintang menarik lebih banyak material dan menciptakan cakram
protoplanet gas dan debu yang berputar mengitarinya. Pada akhirnya,
planet-planet akan muncul di dalam cakram setelah mengakumulasi cukup debu.
Material
cakram secara bertahap jatuh ke bintang dan dilepaskan sebagai
partikel-partikel jet berkecepatan tinggi di sepanjang poros rotasi bintang. Struktur
partikel jet awalnya hanya terbatas menyerupai berkas sempit karena medan
magnet kuat bintang. Tahap partikel jet berhenti ketika cakram kehabisan material
penyuplai, biasanya beberapa juta tahun setelah kelahiran bintang.
Hartigan
beserta tim menggunakan instrumen Wide
Field Planetary Camera 2 Hubble untuk mempelajari partikel jet HH 1, HH 2,
HH 34, HH 46, dan HH 47. HH 1 dan HH 2, HH 46 dan HH 47 adalah sepasang
partikel jet berlawanan arah dari bintang tunggal. Hubble mengikuti partikel jet
selama tiga masa: HH 1 dan HH 2 pada tahun 1994, 1997, dan 2007; HH 34 pada
tahun 1994, 1998, dan 2007; dan HH 46 dan HH 47 pada tahun 1994, 1999, dan
2008. Panjang partikel jet sekitar 10 kali lebih lebar daripada tata surya kita
dan merambat dengan kecepatan lebih dari 700.000 kilometer per jam.
Semua
partikel jet terletak sekitar 1.350 tahun cahaya dari Bumi. HH 34, HH 1, dan HH
2 berada di langit utara dekat Nebula Orion. HH 46 dan HH 47 berada di rasi selatan Vela.
 |
| Objek Herbig-Haro di Nebula Orion. Kredit: Z. Levay (STScI), T.A. Rector (Universitas Alaska) dan H. Schweiker (NOAO/AURA/NSF) |
Perangkat
lunak komputer menyatukan observasi selama bertahun-tahun dan menghasilkan video
yang menunjukkan pergerakan arus secara terus menerus. Video mendukung observasi
sebelumnya yang menemukan partikel jet kembar tidak dikeluarkan dari aliran
yang stabil, layaknya air yang mengalir dari selang. Sebaliknya, mereka
diluncurkan secara sporadis di gumpalan. Struktur partikel jet mirip
manik-manik, kemungkin seperti “pita telegraf”, merekam bagaimana material
secara episodik jatuh ke bintang.
Video
menunjukkan gumpalan gas dalam partikel jet merambat dengan kecepatan yang
berbeda bagaikan lalu lintas di jalan bebas hambatan. Saat gas merambat cepat, “ujung paling belakang” yang lebih lambat dan menghasilkan busur gelombang kejut
saat material memanas. Busur gelombang kejut layaknya gelombang material yang
dihasilkan haluan kapal saat mengarungi lautan. Misalnya pada HH 2, beberapa busur
gelombang kejut dapat diamati ketika beberapa gumpalan yang bergerak cepat, seperti mobil yang terjebak kemacetan. Pada HH 34, busur gelombang kejut
mengungkap daerah-daerah yang menjadi cerah dan memudar seiring waktu.
Di
area lain pada partikel jet, busur gelombang kejut terbentuk karena pertemuannya
dengan awan gas padat di sekitarnya. Busur gelombang kejut HH 1 muncul di
bagian atas partikel jet saat menyerempet tepi awan gas tebal. Demikian pula
dengan simpul-simpul material baru yang muncul dan berkilau, kemungkinan adalah gas dari awan yang disapu partikel jet, sama seperti sungai deras
yang mengalir di sepanjang lumpur garis pantai.
Selain
itu, video juga memberikan bukti sifat gumpalan partikel jet yang dimulai di
dekat bintang yang baru dilahirkan. Pada HH 34, tim menelusuri simpul bercahaya
yang terpisah sekitar 9 miliar mil dari bintang.
“Secara
keseluruhan, kesimpulan kami melukiskan gambaran partikel jet sebagai objek yang
sangat kompleks karena dipengaruhi interaksi terstruktur antara material di dalam
aliran keluar dan interaksi antara partikel jet dan gas di sekitarnya,” jelas Hartigan.
“Fenomena ini bertolak belakang dengan sebagian besar simulasi yang menggambarkan partikel
jet sebagai sistem yang lebih simpel.”
Rincian
yang diungkap oleh Hubble sangat kompleks, sehingga tim harus berkonsultasi
dengan para ahli di bidang dinamika fluida dari Los Alamos National Laboratory di
New Mexico, the Atomic Weapons
Establishment di Inggris, General
Atomics di San Diego, California, serta para spesialis komputer dari
Universitas Rochester di New York. Termotivasi oleh hasil Hubble, saat ini tim melakukan eksperimen laboratorium di fasilitas Omega
Laser di New York untuk memahami bagaimana partikel jet supersonik
berinteraksi dengan lingkungan kosmik di sekitarnya.
“Dinamika
fluida mampu menangkap aspek fisika yang biasanya diabaikan oleh para astronom, padahal mengarah ke variasi interpretasi untuk beberapa fitur yang
kami amati,” pungkas Hartigan. “Para ilmuwan dari masing-masing disiplin ilmu
membawa perspektif unik masing-masing ke dalam studi, dan dukungan
dari berbagai disiplin ilmu terbukti sangat berharga untuk memahami fase kritis
evolusi bintang.”
Ditulis oleh: Staf hubblesite.org
Komentar
Posting Komentar