72 tahun adalah masa lajang bagi bintang mati ini

Para astronom telah menemukan sistem biner yang luar biasa di mana sebuah “bintang mati”, atau katai putih, mengorbit bintang kecil dan panasnya dengan sangat cepat sehingga memakan waktu hampir 72 tahun dalam satu hari Bumi.

Sistem tersebut, diberi nama TMTS J0526, ditemukan oleh tim Universitas Tsinghua menggunakan Teleskop Survei Ma Huateng (TMTS) Universitas Tsinghua dan terletak sekitar 2.760 tahun cahaya dari Bumi.

TMTS J0526 mengandung katai putih kaya karbon dan oksigen dengan massa sekitar 74% massa Matahari. Ia mengorbit bintang sub-kerdil panas dengan massa sekitar sepertiga bintang kita dan hanya sekitar 7 kali lebih lebar dari Bumi, menjadikannya lebih kecil dari planet gas raksasa Jupiter – dan salah satu bintang terkecil yang pernah diamati dalam hal volume. .

Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb telah melakukan deteksi langka terhadap 2 exoplanet yang mengorbit bintang mati

Komponen TMTS J0526 menyelesaikan satu orbit kira-kira setiap 20,5 menit. Hal ini menjadikannya pemegang rekor bintang biner jenis ini, meskipun sistemnya masih tergolong katai dibandingkan HM Cancri, yang berisi dua katai putih yang menyelesaikan satu orbit kira-kira setiap 5,4 menit.

Namun, berkat atmosfer hidrogennya yang tipis, bintang kecil ini masih lebih besar dan lebih terlihat dibandingkan bintang katai putihnya. Meski demikian, katai putih mampu mengubah bentuk bintang kecil menjadi bentuk ellipsoidal melalui pengaruh gravitasi utamanya saat keduanya mengorbit satu sama lain dengan cepat.

Selain itu, penemuan TMTS J0526 tidak hanya penting karena periode orbitnya yang sangat pendek, tetapi juga karena dapat membantu menjelaskan bagaimana bintang subdwarf kecil tersebut dilahirkan.

Keajaiban bintang mini

Katai putih lahir ketika bintang seukuran Matahari menghabiskan simpanan hidrogen di intinya dan tidak dapat lagi menopang dirinya sendiri melawan tekanan internal gravitasinya sendiri.

Hal ini mengakibatkan runtuhnya inti bintang karena lapisan terluar bintang, tempat fusi nuklir masih berlangsung, meluas ke arah luar. Proses ini pertama-tama mengubah bintang menjadi raksasa merah, kemudian benda-benda tersebut mendingin, meninggalkan katai putih yang dikelilingi oleh selubung gas dan debu.

Katai putih yang dihasilkan dilindungi dari keruntuhan lebih lanjut oleh efek kuantum yang disebut tekanan degenerasi, yang mencegah elektron saling menempel. Dengan massa yang cukup, tekanan degenerasi elektron dapat diatasi dan lahirlah bintang neutron, dilindungi oleh “tekanan degenerasi neutron”, yang juga dapat diatasi dengan massa yang cukup untuk melahirkan lubang hitam. Oleh karena itu, katai putih dan bintang neutron sering disebut sebagai “bintang yang merosot”.

Setelah Matahari menjadi katai putih dalam waktu sekitar 5 miliar tahun, menghancurkan planet-planet bagian dalam termasuk Bumi, ia akan menjalani kehidupan yang sepi – namun tidak semua katai putih begitu terisolasi. Beberapa ada dalam sistem biner dengan bintang lain.

Bintang-bintang dalam konfigurasi biner ini sering kali berbagi “selubung umum” gas di sekitarnya. Sebuah teori yang disebut “sintesis populasi biner” menyatakan bahwa ketika ledakan termonuklir yang disebut kilatan helium dipicu pada bintang yang mengalami degenerasi selama fase selubung bersama ini, selubung bersama tersebut akan terlontar dengan keras, mengubah bintang pendamping katai putih menjadi bintang subkerdil. dengan massa sekitar 45% massa Matahari.

Pelepasan selubung umum kedua di sekitar kedua bintang tersebut kemudian dapat dipicu oleh penyalaan inti non-degenerasi yang kaya helium di dalam bintang pendampingnya. Ko-ejeksi kedua selubung ini dapat menghasilkan bintang sub-kerdil yang lebih kecil lagi dengan massa sekitar 32% hingga 36% massa Matahari.

Setelah selubung bersama mereka dikeluarkan, subdwarf panas yang dihasilkan dan sisa katai putih mengorbit satu sama lain dan memancarkan gelombang gravitasi. Gelombang gravitasi adalah gelombang dalam struktur ruang-waktu, yang pertama kali diprediksi oleh Albert Einstein pada tahun 1915.

Gelombang gravitasi ini membawa momentum sudut, dan hal ini menyebabkan katai putih dan bintang sub katai panas bergerak saling mendekat, berputar mengelilingi satu sama lain dengan semakin cepat dan memancarkan gelombang gravitasi yang lebih kuat.

Hasilnya adalah pembentukan biner kompak sub katai panas dan katai putih dengan periode orbit sekitar 20 menit.

Periode orbit yang sangat singkat dari sistem biner TMTS J0526 memberikan bukti observasi pertama untuk pembentukan subdwarf panas kecil melalui pelepasan selubung umum sekunder.

Penelitian tim ini dipublikasikan pada bulan Februari di jurnal Nature Astronomy.