Misteri Peredupan Betelgeuse Akhirnya Terpecahkan

Misteri Peredupan Betelgeuse Akhirnya Terpecahkan

Misteri Peredupan Betelgeuse Akhirnya Terpecahkan – Pada Desember 2019, para astronom melihat peredupan cahaya yang aneh dan dramatis dari Betelgeuse, bintang merah terang di konstelasi Orion. Mereka bingung atas fenomena tersebut dan bertanya-tanya apakah itu pertanda bahwa bintang itu akan menjadi supernova. Beberapa bulan kemudian, mereka mempersempit penjelasan yang paling mungkin menjadi dua: lapisan dingin berumur pendek di permukaan selatan bintang (mirip dengan bintik matahari), atau gumpalan debu yang membuat bintang tampak lebih redup bagi pengamat di Bumi. Kami sekarang memiliki jawaban kami, menurut sebuah makalah baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature. Debu adalah penyebab utama, tetapi ini terkait dengan munculnya titik dingin secara singkat.

Seperti yang dilaporkan oleh Ars’ John Timmer tahun lalu, Betelgeuse adalah salah satu bintang masif terdekat dengan Bumi, sekitar 700 tahun cahaya jauhnya. Ini adalah bintang tua yang telah mencapai tahap di mana ia bersinar merah kusam dan mengembang, dengan inti panas hanya memiliki cengkeraman gravitasi yang lemah di lapisan luarnya. Bintang memiliki sesuatu yang mirip dengan detak jantung, meskipun sangat lambat dan tidak teratur. Seiring waktu, siklus bintang melalui periode ketika permukaannya mengembang dan kemudian berkontraksi.

Salah satu siklus ini cukup teratur, membutuhkan sedikit lebih dari lima tahun untuk menyelesaikannya. Berlapis di atasnya adalah siklus yang lebih pendek dan tidak teratur yang membutuhkan waktu mulai dari di bawah satu tahun hingga 1,5 tahun untuk diselesaikan. Meskipun mudah dilacak dengan teleskop berbasis darat, pergeseran ini tidak menyebabkan semacam perubahan radikal dalam cahaya bintang yang akan menjelaskan perubahan yang terlihat selama peristiwa peredupan.

Pada akhir 2019, Betelgeuse sangat redup sehingga perbedaannya terlihat dengan mata telanjang. Peredupan terus berlanjut, penurunan kecerahan sebesar 35 persen pada pertengahan Februari, sebelum menjadi cerah lagi pada April 2020.

Teleskop yang diarahkan ke raksasa dapat menentukan bahwa—bukannya penurunan pencahayaan yang seragam dan rapi—peredupan Betelgeuse tidak merata, memberikan bintang itu bentuk yang aneh dan terjepit bila dilihat dari Bumi. Hal itu menimbulkan banyak pertanyaan tentang apa yang terjadi dengan raksasa itu, dengan beberapa ahli berspekulasi bahwa karena ukuran Betelgeuse dan usianya yang sudah lanjut, perilaku aneh itu merupakan tanda supernova sedang terjadi.

Pada pertengahan 2020, para astronom telah mengubah nada mereka. Sebuah tim pengamat internasional kebetulan mengarahkan Teleskop Luar Angkasa Hubble ke Betelgeuse sebelum, selama, dan setelah peristiwa peredupan. Dikombinasikan dengan beberapa pengamatan tanah yang tepat waktu, data UV ini menunjukkan bahwa sendawa besar yang membentuk awan debu di dekat bintang mungkin telah menyebabkan bintang menjadi lebih gelap.

“Dengan Hubble, kita bisa melihat materi saat meninggalkan permukaan bintang dan bergerak keluar melalui atmosfer, sebelum debu terbentuk yang menyebabkan bintang tampak redup,” kata Andrea Dupree, astronom di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. yang melakukan pengamatan tersebut.

Temuan tahun lalu menunjukkan bahwa lapisan luar bintang, yang disebut fotosfer, mulai berakselerasi secara tidak merata tepat sebelum Betelgeuse mulai redup. Pada puncaknya, fotosfer bergerak dengan kecepatan sekitar 7 kilometer per detik, membalikkan dorongan ke luar saat peredupan bintang menjadi lebih dramatis.

Dupree dan rekan-rekannya menyarankan bahwa sebagai bintang berkembang dalam salah satu siklus yang biasa, sebagian dari permukaan dipercepat jauh lebih cepat, berkat sel konveksi yang telah melakukan perjalanan dari bagian dalam bintang ke permukaannya. Gabungan dua peristiwa itu mendorong material yang cukup jauh dari bintang sehingga mendingin, membentuk debu bintang. Debu itu bisa menjelaskan peredupan.

Makalah Nature yang baru memperluas pengamatan sebelumnya karena gambar yang diambil oleh Teleskop Sangat Besar (VLT) Observatorium Selatan Eropa (ESO) pada bulan Januari dan Maret 2020. “Untuk sekali, kami melihat penampilan bintang berubah secara real time di skala minggu,” kata rekan penulis Miguel Montargès, dari Observatoire de Paris, Prancis, dan KU Leuven, Belgia.

Gambar-gambar itu, dikombinasikan dengan pengamatan sebelumnya pada Januari dan Desember 2019, memungkinkan para astronom untuk secara langsung menyaksikan pembentukan debu bintang, sesuai dengan pengamatan Dupree dan rekan-rekannya tahun lalu. Tim ESO menyimpulkan bahwa gelembung gas dikeluarkan dan didorong lebih jauh oleh pulsasi luar bintang. Ketika tambalan dingin yang digerakkan oleh konveksi muncul di permukaan, penurunan suhu lokal cukup untuk memadatkan unsur-unsur yang lebih berat (seperti silikon) menjadi debu padat, membentuk selubung berdebu yang mengaburkan kecerahan bintang di belahan bumi selatannya. Para astronom berspekulasi bahwa pengusiran debu serupa dari bintang-bintang dingin bisa berakhir menjadi blok bangunan planet.

Tim ESO tidak menemukan bukti untuk mendukung hipotesis supernova yang akan datang. “Kurangnya kesimpulan yang eksplosif mungkin tampak mengecewakan, tetapi hasil [ini] lebih dari sekadar menjelaskan satu kedipan singkat dari bintang terdekat,” tulis astronom Universitas Washington Emily Levesque (yang bukan rekan penulis) dalam komentar Nature yang menyertainya. Dia meningkatkan prospek supergiants merah lainnya yang juga menunjukkan tanda-tanda meredup. “Fasilitas generasi berikutnya yang berfokus pada pemantauan kecerahan bintang dari waktu ke waktu, atau mempelajari tanda-tanda debu dalam spektrum inframerah bintang, terbukti sangat berharga untuk memperluas pelajaran yang didapat di sini.”

Salah satu fasilitas generasi berikutnya adalah Extremely Large Telescope (ELT) ESO, yang dijadwalkan untuk mencapai cahaya pertama pada tahun 2026. “Dengan kemampuan untuk mencapai resolusi spasial yang tak tertandingi, ELT akan memungkinkan kita untuk secara langsung memotret Betelgeuse dengan detail yang luar biasa,” kata co -penulis Emily Cannon dari KU Leuven. “Ini juga akan secara signifikan memperluas sampel super raksasa merah yang dapat kita selesaikan permukaannya melalui pencitraan langsung, yang selanjutnya membantu kita mengungkap misteri di balik angin dari bintang-bintang masif ini.”