Ketika bintang mirip Matahari menua, mereka berubah menjadi raksasa merah. Selama fase ini, lapisan luarnya secara bertahap bergejolak dan melayang melintasi ruang angkasa, sementara inti padat yang tertinggal berubah menjadi katai putih. Karena ini adalah nasib sebagian besar bintang, katai putih termasuk sisa-sisa bintang yang paling umum di alam semesta.
Model baru dari ahli astrofisika teoretis Caltech, Jim Fuller, menunjukkan bahwa transformasi ini mungkin kurang teratur dibandingkan yang terlihat. Perhitungannya menunjukkan bahwa semburan material yang lepas secara tidak merata dapat berulang kali mendorong bintang yang sekarat ke arah yang berbeda, sehingga menimbulkan ribuan tendangan kecil sebelum katai putih terbentuk sepenuhnya.
Semburan api yang kacau mendorong bintang-bintang yang sekarat
“Dalam model ini, gumpalan material dikeluarkan secara kacau dan asimetris dari permukaan bintang yang mengembang,” jelas Fuller. “Dan setiap kali hal itu terjadi, bintang mendapat sedikit tendangan ke arah yang berlawanan. Seperti yang dikatakan Newton, untuk setiap aksi ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.”
Fuller mempresentasikan hasilnya pada pertemuan American Astronomical Society ke-248 di Pasadena. Studi ini diserahkan ke Publikasi Astronomical Society of the Pacific.
Menurut perhitungan Fuller, sebuah bintang yang mendekati tahap katai putih dapat mengalami sekitar 10.000 tendangan kecil selama beberapa ratus ribu tahun. Setiap dorongan akan menggerakkan bintang hanya beberapa meter per detik. “Ini adalah langkah jogging yang lambat bagi manusia,” katanya.
Ribuan tendangan bertambah
Meskipun material yang lolos dilempar ke arah acak, tendangannya tidak dapat dibatalkan dengan sempurna. Seiring waktu, mereka menghasilkan perubahan keseluruhan dalam satu arah melalui proses matematika yang disebut jalan acak.
Perbandingan sederhana melibatkan pelemparan koin beberapa kali untuk memutuskan apakah akan bergerak ke satu arah atau lainnya. Meskipun setiap langkah acak, pada akhirnya Anda akan menemukan diri Anda agak jauh dari titik awal. Model Fuller menunjukkan bahwa gabungan hantaman tersebut dapat membuat bintang sekarat bergerak ke arah acak dengan kecepatan sekitar 1 kilometer per detik.
Beberapa objek di luar angkasa menerima dorongan yang lebih kuat. Ketika sebuah bintang masif meledak sebagai supernova, misalnya, ledakan tersebut dapat melemparkan sisa-sisa bintang ke satu arah dengan kecepatan tinggi. Para astronom telah lama menduga bahwa katai putih juga akan terkena dampaknya, namun prosesnya jauh lebih lembut karena bintang-bintang ini tidak meledak.
Mengapa bintang biner besar pecah
Bukti keberadaan katai putih berasal dari penelitian yang dipimpin oleh Kareem El-Badry, asisten profesor astronomi di Caltech. Ia menemukan bahwa pasangan bintang yang berjauhan, yang disebut biner, akan berkurang jumlahnya ketika salah satu anggota dari pasangan tersebut menjadi katai putih.
Model baru ini menawarkan penjelasan yang mungkin. Tendangan tajam sekitar 1 kilometer per detik dapat mengganggu orbit sepasang bintang yang terikat lemah sehingga menyebabkan kedua bintang tersebut terpisah.
“Jika kecepatan orbit biner lebih rendah dari kecepatan tumbukan, biner lebar tidak lagi terikat secara gravitasi,” jelas Fuller.
Fuller mengembangkan model tersebut menggunakan observasi El-Badry serta simulasi komputer konveksi di dalam raksasa merah yang menua. Simulasi ini menunjukkan bahwa material yang bergejolak di dekat permukaan dapat keluar secara tidak merata dibandingkan mengalir dalam pola yang halus dan seimbang.
Model ini adalah model pertama yang secara langsung menghubungkan sejumlah peristiwa ejeksi yang diarahkan secara acak dengan gerakan yang diduga diterima oleh para astronom oleh katai putih.
“Saya senang melihat model fisik yang dapat menjelaskan pengamatan yang telah membingungkan saya selama beberapa tahun ini,” kata El-Badry.
Tendangan bintang bisa memicu tabrakan
Model tersebut juga membuat prediksi baru. Dalam beberapa sistem biner, tendangan berulang-ulang pada raksasa merah yang sekarat dapat mengubah orbitnya hingga membuatnya menabrak rekannya. Tabrakan seperti itu bisa menghasilkan ledakan.
Para astronom pada akhirnya mungkin dapat mencari tanda-tanda penggabungan bintang yang dahsyat ini, yang akan membantu menguji apakah model Fuller secara akurat menggambarkan tahap akhir bintang mirip Matahari.
Studi yang disampaikan berjudul “Tendangan Kurcaci Putih melalui Ejeksi Massal Episodik dari Bintang Raksasa Merah” didanai oleh Caltech.
