Pada bulan Juli, gambar baru yang membingungkan dari sistem bintang ekstrem yang jauh yang dikelilingi oleh cincin geometris konsentris surealis bahkan membuat para astronom menggaruk-garuk kepala. Gambar, yang terlihat seperti semacam "sidik jari kosmik", berasal dari Teleskop Luar Angkasa James Webb, observatorium andalan terbaru NASA.
Internet segera menyala dengan teori dan spekulasi. Beberapa di pinggiran liar bahkan mengklaimnya sebagai bukti "megastruktur alien" yang tidak diketahui asalnya.
Untungnya, tim kami di University of Sydney telah mempelajari bintang ini, yang dikenal sebagai WR140, selama lebih dari 20 tahun—jadi kami berada di posisi utama untuk menggunakan fisika untuk menafsirkan apa yang kami lihat.
model kami, diterbitkan dalam Alam, menjelaskan proses aneh di mana bintang menghasilkan pola cincin yang mempesona seperti yang terlihat pada gambar Webb (itu sendiri sekarang diterbitkan dalam Astronomi Alam).
Rahasia WR140
WR140 adalah apa yang disebut a Bintang Wolf-Rayet. Ini adalah salah satu bintang paling ekstrem yang diketahui. Dalam tampilan yang langka namun indah, mereka terkadang dapat memancarkan gumpalan debu ke ruang angkasa yang membentang ratusan kali ukuran seluruh Tata Surya kita.
Medan radiasi di sekitar Wolf-Rayets begitu kuat, debu dan angin menyapu keluar dengan kecepatan ribuan kilometer per detik, atau sekitar 1 persen kecepatan cahaya. Sementara semua bintang memiliki angin bintang, orang-orang berprestasi ini mendorong sesuatu yang lebih seperti badai bintang.
Secara kritis, angin ini mengandung unsur-unsur seperti karbon yang mengalir keluar untuk membentuk debu.
WR140 adalah salah satu dari beberapa bintang Wolf-Rayet berdebu yang ditemukan dalam sistem biner. Ia berada di orbit dengan bintang lain, yang merupakan raksasa biru raksasa dengan angin ganasnya sendiri.
Hanya segelintir sistem seperti WR140 yang diketahui di seluruh galaksi kita, namun beberapa yang terpilih ini memberikan hadiah yang paling tak terduga dan indah bagi para astronom. Debu tidak hanya mengalir keluar dari bintang untuk membentuk bola kabur seperti yang diharapkan; melainkan hanya terbentuk di daerah berbentuk kerucut di mana angin dari dua bintang bertabrakan.
Karena bintang biner berada dalam gerakan orbit yang konstan, bagian depan kejut ini juga harus berputar. Gumpalan jelaga kemudian secara alami terbungkus menjadi spiral, dengan cara yang sama seperti semburan dari alat penyiram taman yang berputar.
Namun, WR140, memiliki beberapa trik lagi untuk melapisi kompleksitas yang lebih kaya ke dalam tampilannya yang mencolok. Kedua bintang tersebut tidak berada pada orbit lingkaran tetapi elips, dan selanjutnya produksi debu hidup dan mati secara episodik saat biner mendekati dan meninggalkan titik terdekat.
[Embedded content]
Model yang Hampir Sempurna
Dengan memodelkan semua efek ini ke dalam geometri tiga dimensi dari gumpalan debu, tim kami melacak lokasi fitur debu di ruang tiga dimensi.
Dengan menandai secara hati-hati gambar aliran yang meluas yang diambil di Observatorium Keck di Hawaii, salah satu teleskop optik terbesar di dunia, kami menemukan model aliran yang meluas sesuai dengan data hampir sempurna.
Kecuali satu niggle. Dekat tepat di dekat bintang, debu tidak berada di tempat yang seharusnya. Mengejar ketidakcocokan kecil itu membawa kami ke sebuah fenomena yang belum pernah tertangkap kamera.
Kekuatan Cahaya
Kita tahu bahwa cahaya membawa momentum, yang berarti ia dapat memberikan dorongan pada materi yang dikenal sebagai tekanan radiasi. Hasil dari fenomena ini, dalam bentuk materi yang meluncur dengan kecepatan tinggi di sekitar kosmos, terlihat di mana-mana.
Tapi itu telah menjadi proses yang sangat sulit untuk menangkap tindakan. Gaya memudar dengan cepat dengan jarak, jadi untuk melihat materi dipercepat, Anda perlu melacak pergerakan materi dalam medan radiasi yang kuat dengan sangat akurat.
Akselerasi ini ternyata menjadi satu-satunya elemen yang hilang dalam model untuk WR140. Data kami tidak sesuai karena kecepatan ekspansi tidak konstan: debu mendapat dorongan dari tekanan radiasi.
Menangkap itu untuk pertama kalinya di depan kamera adalah sesuatu yang baru. Di setiap orbit, seolah-olah bintang membentangkan layar raksasa yang terbuat dari debu. Ketika menangkap radiasi intens yang mengalir dari bintang, seperti kapal pesiar yang tertiup angin, layar berdebu itu tiba-tiba melompat ke depan.
Cincin Asap di Luar Angkasa
Hasil akhir dari semua fisika ini sangat indah. Seperti mainan jarum jam, WR140 mengeluarkan cincin asap yang dipahat dengan tepat setiap delapan tahun orbit.
Setiap cincin diukir dengan semua fisika indah yang tertulis dalam detail bentuknya. Yang harus kita lakukan adalah menunggu, dan angin yang mengembang akan menggembungkan cangkang debu seperti balon hingga cukup besar untuk dicitrakan oleh teleskop kita.
Kemudian, delapan tahun kemudian, biner kembali ke orbitnya dan cangkang lain tampak identik dengan yang sebelumnya, tumbuh di dalam gelembung pendahulunya. Kerang terus menumpuk seperti sekumpulan boneka raksasa yang bersarang.
Namun, sejauh mana kita telah mencapai geometri yang tepat untuk menjelaskan sistem bintang yang menarik ini tidak dibawa pulang kepada kita sampai gambar Webb baru tiba pada bulan Juni.
Di sini bukan satu atau dua, tetapi lebih dari 17 cangkang yang dipahat dengan indah, masing-masing merupakan replika yang hampir persis bersarang di dalam cangkang yang mendahuluinya. Itu berarti cangkang terluar tertua yang terlihat pada gambar Webb pasti telah diluncurkan sekitar 150 tahun sebelum cangkang terbaru, yang masih dalam masa pertumbuhan dan berakselerasi menjauh dari sepasang bintang bercahaya yang mendorong fisika di jantung sistem.
Dengan gumpalan spektakuler dan kembang api liar, Wolf-Rayets telah menghasilkan salah satu gambar paling menarik dan berpola rumit yang pernah dirilis oleh teleskop Webb baru.
Ini adalah salah satu gambar pertama yang diambil oleh Webb. Para astronom semua berada di ujung kursi kami, menunggu keajaiban baru apa yang akan dipancarkan observatorium ini kepada kami.
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Gambar Kredit: NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL, Caltech
