Raksasa cahaya mengungkapkan tahap evolusi yang hilang

Dr. Varsha Ramachandran dari Pusat Astronomi di Universitas Heidelberg (ZAH) dan rekannya telah mengungkap bintang bermassa sedang “tak bermassa” pertama. Penemuan ini mewakili mata rantai yang hilang dalam gambaran kita tentang evolusi bintang menuju penggabungan sistem bintang neutron, yang penting untuk pemahaman kita tentang asal usul unsur berat, seperti perak dan emas. Ramachandran adalah peneliti pascadoktoral dalam kelompok penelitian Dr. Andreas Sander, yang berbasis di Reschen Astronomy Institute (ARI) ZAH. Hasil ini sekarang dipublikasikan di Astronomi dan astrofisika.

Tim peneliti telah menemukan perwakilan pertama dari bintang bermassa menengah yang telah lama diprediksi, tetapi belum dikonfirmasi. “Bintang terpotong” adalah bintang yang telah kehilangan sebagian besar lapisan luarnya, memperlihatkan inti panas, padat, kaya helium, yang dihasilkan dari fusi nuklir hidrogen dengan helium. Sebagian besar bintang telanjang ini terbentuk dalam sistem bintang biner di mana gravitasi kuat dari satu bintang terkelupas dan material dari pasangannya terakumulasi.

Untuk waktu yang lama, ahli astrofisika telah mengenal bintang abstrak bermassa rendah, yang dikenal sebagai sub-katai, serta sepupu masif mereka, yang dikenal sebagai bintang Wolf-Rayet. Namun sejauh ini, mereka tidak pernah dapat menemukan apa pun yang disebut “bintang bermassa menengah telanjang” ini, yang menimbulkan pertanyaan tentang apakah gambaran teoretis dasar kita perlu direvisi besar-besaran.

Dengan memindai bintang-bintang yang panas dan terang dengan instrumen spektroskopi beresolusi tinggi dari VLT milik European Southern Observatory, Very Large Telescope di Cile, Dr. Ramachandran dan rekan-rekannya mendeteksi sinyal-sinyal mencurigakan dalam spektrum bintang panas yang dulunya masif. Diklasifikasikan sebagai objek tunggal. Penyelidikan terperinci dari spektrum mengungkapkan bahwa objek tersebut bukanlah bintang tunggal tetapi sebenarnya adalah sistem biner, yang terdiri dari bintang bermassa sedang dan pelengkap yang berputar cepat, yang disebut bintang be yang dibungkus oleh kumpulan massa bintang. leluhur telanjang bintang.

Sistem ini terletak di galaksi kerdil tetangga yang disebut Awan Magellan Kecil (SMC). Bintang-bintang di galaksi ini memiliki kelimpahan unsur yang lebih berat, yang oleh ahli astrofisika disebut “logam”, daripada bintang masif di Bima Sakti kita. Dengan demikian, bintang masif dan miskin logam di SMC berfungsi sebagai jendela ke masa lalu galaksi kita dan evolusi kimiawi alam semesta.

Ramachandran menyelesaikan studi sarjananya di India, sebelum pindah ke Potsdam, Jerman untuk mendapatkan gelar Ph.D. Dia telah bekerja sejak September 2021 di ZAH / ARI. “Dengan penemuan kami, kami membuktikan bahwa gugus bintang yang telah lama hilang memang ada. Namun temuan kami juga menunjukkan bahwa mereka mungkin terlihat sangat berbeda dari yang kami harapkan,” jelas Dr. lapisan, mereka mungkin mempertahankan bintang tersebut memiliki jumlah hidrogen yang kecil tapi cukup di atas inti heliumnya, yang membuat mereka tampak jauh lebih besar dan lebih dingin daripada yang sebenarnya.

“Jadi kami menyebutnya ‘bintang sebagian telanjang’,” tambahnya. Dr. Andreas Sander menunjukkan bahwa mantel hidrogen yang tersisa adalah bentuk penyamaran. “Bintang sebagian telanjang terlihat sangat mirip dengan bintang panas normal yang tidak telanjang, dan jadi pada dasarnya bersembunyi di depan mata. Hanya data beresolusi tinggi yang dikombinasikan dengan analisis spektral yang cermat dan model komputer terperinci yang dapat mengungkap sifat aslinya.”

Tidak mengherankan, mereka menghindari deteksi begitu lama. “Hadiah istimewa dari bintang ini adalah massanya: mungkin tampak beberapa kali lebih masif dari Matahari kita, tetapi ini adalah cahaya yang tidak biasa untuk penampilan biru raksasanya,” jelas pemimpin kelompok penelitian tersebut.

Jacob Klinke, seorang peneliti independen di European Southern Observatory (ESO) dan salah satu penulis makalah penelitian tersebut, menjelaskan bahwa sistem yang baru ditemukan berfungsi sebagai mata rantai penting dalam rantai evolusi yang menghubungkan beberapa “spesies” yang berbeda. dari organisme asing. “Model evolusi bintang kami memperkirakan bahwa sekitar satu juta tahun dari sekarang, bintang telanjang akan meledak sebagai supernova yang mungkin diselimuti, meninggalkan sisa bintang neutron,” kata Dr. Klinke.

Penemuan yang dilakukan oleh Dr. Ramachandran dan rekan-rekannya menandai bintang telanjang pertama yang belum ditemukan di galaksi yang miskin mineral. Jika biner selamat dari ledakan supernova, peran kedua bintang akan terbalik: pendamping bintang-Be kemudian akan menyumbangkan massa ke kompleks bintang neutron, menjadi apa yang disebut biner Be-ray.

Sistem fantastis seperti itu dianggap sebagai nenek moyang peristiwa penggabungan bintang neutron ganda, mungkin adegan kosmik terbesar yang diamati hingga saat ini dan asal mula unsur kimia seperti perak atau emas. Memahami jalur pembentukan mereka adalah salah satu tantangan utama astrofisika modern, dan pengamatan tahap evolusi perantara sangat penting untuk mencapainya.

“Penemuan kami menambah potongan besar teka-teki, menghasilkan kendala langsung pertama tentang bagaimana evolusi perpindahan massa berlangsung dalam sistem bintang masif seperti itu,” Dr. Ramachandran menyimpulkan.