Miliaran tahun dari sekarang, saat Matahari kita mendekati akhir hidupnya dan inti helium mulai menyatu di intinya, ia akan membengkak secara dramatis dan berubah menjadi apa yang dikenal sebagai bintang merah raksasa. Setelah menelan Merkurius, Venus, dan Bumi dengan hampir tidak bersendawa, ia akan tumbuh sangat besar sehingga tidak mampu lagi menahan lapisan gas dan debu terluarnya.
Dalam peleraian yang hebat, ia akan mengeluarkan lapisan-lapisannya ke luar angkasa untuk membentuk selubung cahaya yang indah, yang akan bersinar seperti lampu neon selama ribuan tahun sebelum memudar.
Galaksi ini dipenuhi dengan ribuan memorial seperti permata, yang dikenal sebagai nebula planeter. Mereka adalah tahap akhir normal untuk bintang yang berkisar dari setengah massa Matahari hingga delapan kali massanya. (Bintang yang lebih masif memiliki akhir yang jauh lebih ganas, ledakan yang disebut supernova.) Nebula planeter memiliki berbagai bentuk yang menakjubkan, seperti yang digambarkan dengan nama-nama seperti Kepiting Selatan, Mata Kucing, dan Kupu-Kupu. Tetapi layaknya keindahan mereka, mereka juga menjadi teka-teki bagi para astronom. Bagaimana kupu-kupu kosmik muncul dari kepompong bintang raksasa merah yang tampaknya tidak berbentuk, kemudian berbentuk bulat?
Pengamatan dan model komputer sekarang menunjukkan penjelasan yang akan tampak aneh 30 tahun yang lalu: kebanyakan raksasa merah memiliki bintang pendamping yang jauh lebih kecil yang bersembunyi di area gravitasi mereka. Bintang kedua ini membentuk transformasi menjadi nebula planeter, sama seperti seorang pembuat tembikar membentuk bejana di atas roda pembuat tembikar.
Penghancur Massal
Teori dominan pembentukan nebula planeter sebelumnya hanya melibatkan satu bintang- raksasa merah itu sendiri. Hanya dengan daya tarik gravitasi yang lemah di lapisan luarnya, ia melepaskan massa dengan sangat cepat menjelang akhir hidupnya, kehilangan sebanyak 1% per abad. Ia juga bergolak seperti panci air mendidih di bawah permukaannya, menyebabkan lapisan luar berdenyut masuk dan keluar. Para astronom berteori bahwa denyutan ini menghasilkan gelombang kejut yang meledakkan gas dan debu ke luar angkasa, menciptakan apa yang disebut angin bintang. Namun, dibutuhkan banyak energi untuk mengeluarkan materi ini sepenuhnya tanpa harus jatuh kembali ke bintang. Tidak seperti angin sepoi-sepoi yang lembut, angin ini– memiliki kekuatan ledakan roket.
Setelah lapisan luar bintang lepas, lapisan dalam yang jauh lebih kecil runtuh menjadi katai putih. Bintang ini, yang lebih panas dan lebih terang daripada raksasa merah asalnya, menerangi dan menghangatkan gas yang keluar, sampai gas mulai bersinar dengan sendirinya– dan kita melihat nebula planeter. Seluruh prosesnya sangat cepat menurut standar astronomi tetapi lambat menurut standar manusia, biasanya membutuhkan waktu berabad-abad hingga ribuan tahun.
Sampai Teleskop Luar Angkasa Hubble diluncurkan pada tahun 1990, “kami cukup yakin kami berada di jalur yang benar” menuju pemahaman proses, kata Bruce Balick, seorang astronom di University of Washington. Kemudian dia dan rekannya, Adam Frank, dari Universitas Rochester di New York, berada di sebuah konferensi di Austria dan melihat foto-foto pertama nebula planeter oleh Hubble. “Kami pergi keluar untuk minum kopi, melihat foto-foto dan kami tahu bahwa permainan telah berubah,” kata Balick.
Para astronom berasumsi bahwa raksasa merah memiliki bentuk bola yang simetris, dan bintang yang bulat seharusnya menghasilkan nebula planeter yang bulat. Tapi bukan itu yang dilihat Hubble – bahkan tidak mendekati. “Menjadi jelas bahwa banyak nebula planeter memiliki struktur sumbu simetris yang eksotis,” kata Joel Kastner, astronom di Institut Teknologi Rochester. Hubble mengungkapkan lobus fantastis, sayap, dan struktur lain yang tidak bulat tetapi simetris di sekitar sumbu utama nebula, seolah-olah diputar pada roda pembuat tembikar itu.
Teman Tersembunyi
Sebuah artikel pada 2002 oleh Balick dan Frank dalam Tinjauan Tahunan Astronomi dan Astrofisika membahas perdebatan pada saat itu tentang asal usul struktur ini. Beberapa ilmuwan mengusulkan bahwa simetri aksial berasal dari bagaimana bintang raksasa merah berotasi atau bagaimana medan magnetnya berperilaku, tetapi kedua gagasan itu gagal dalam beberapa tes fundamental. Rotasi dan medan magnet akan semakin lemah saat bintang tumbuh lebih besar, namun tingkat kehilangan massa raksasa merah semakin cepat di akhir masa hidupnya.
Pilihan lainnya adalah bahwa sebagian besar nebula planeter tidak dibentuk oleh satu bintang, tetapi oleh sepasang bintang—yang oleh Orsola De Marco, astronom di Universitas Macquarie di Sydney menyebutnya sebagai “hipotesis biner”. Dalam skenario ini, bintang kedua jauh lebih kecil dan ribuan kali lebih redup daripada raksasa merah, dan mungkin sejauh Jupiter dari Matahari. Itu akan memungkinkannya untuk mengganggu raksasa merah sambil berada cukup jauh untuk tidak tertelan. (Kemungkinan lain juga ada, seperti orbit bom selam di mana bintang kedua akan mendekati raksasa merah setiap beberapa ratus tahun, mengelupas lapisan darinya.)
Hipotesis biner menjelaskan dengan sangat baik untuk tahap pertama metamorfosis bintang yang sekarat. Saat pengiring menarik debu dan gas dari bintang utama, mereka tidak langsung terhisap ke dalam pengiringnya, tetapi membentuk piringan materi yang berputar-putar yang dikenal sebagai piringan akresi di bidang orbit pasangannya. Piringan akresi itu adalah roda pembuat tembikar. Jika piringan memiliki medan magnet, itu akan mendorong setiap gas bermuatan untuk keluar dari bidang piringan dan menuju sumbu rotasi. Tetapi bahkan tanpa medan magnet, materi dalam piringan akan menghalangi aliran keluar gas di bidang orbit, sehingga gas akan mengambil struktur dua lobus (bilobed), dengan aliran lebih cepat menuju kutub. Dan itulah yang dilihat Hubble dalam gambar nebula planeternya. “Mengapa mencari penjelasan yang sangat rumit ketika bintang pendamping menjelaskannya dengan sangat baik?” kata De Marco.
Hanya Mempercayai Setelah Melihat
Namun demikian, gagasan “bintang pendamping yang tidak terdeteksi” tidak sesuai dengan keyakinan beberapa astronom. Baru-baru ini pada tahun 2020, tulis Leen Decin, seorang astronom di Universitas Katolik Leuven di Belgia, seorang ahli astrofisika terkenal mengatakan kepadanya, “Anda tahu, Leen, semuanya terlihat sangat fantastis, pengamatannya sangat menarik, keadaan model seni saat ini tampaknya melakukan pekerjaan yang cukup baik untuk menafsirkan data, tetapi pada akhirnya, bukankah seharusnya kita hanya mempercayai apa yang sebenarnya bisa kita lihat?”
Tapi selama 10 sampai 15 tahun terakhir, air pasang terus berubah. Teleskop baru dan inovatif telah mengungkapkan bahwa beberapa raksasa merah dikelilingi oleh struktur spiral dan cakram akresi sebelum mereka berubah menjadi nebula planeter- seperti yang diduga jika ada bintang kedua yang menarik material dari raksasa merah. Dalam beberapa kasus, para astronom bahkan mungkin telah melihat bintang pendamping itu sendiri.
Decin dan rekan-rekannya secara khusus mengandalkan teleskop Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array (Alma) di Chili, yang aktif secara daring pada tahun 2011. Alma terdiri dari 66 teleskop radio yang bekerja sama untuk menghasilkan gambar objek astronomi. “Ini memberi kita resolusi spasial dan spektral tinggi yang penting jika Anda ingin memahami dinamika dan kecepatan,” kata Decin. Kecepatan adalah bagian penting dari teka-teki bagi para ilmuwan untuk memetakan angin bintang dan cakram akresi.
Tindakan Terakhir
Alma telah melihat struktur berbentuk spiral atau busur di sekitar lebih dari selusin bintang raksasa merah, hampir pasti merupakan tanda bahwa materi sedang dilepaskan dari raksasa merah dan berputar ke arah pendampingnya. Bentuk spiral ini sangat cocok dengan simulasi komputer dan tidak mungkin dijelaskan dengan model angin bintang lama. Decin melaporkan temuan awal pada tahun 2020 di Science dan diperluas pada tahun berikutnya di Annual Review of Astronomy and Astrophysics.
Selain itu, kelompok Decin mungkin telah melihat pendamping dua raksasa merah yang sebelumnya tidak terdeteksi, p1 Gruis dan L2 Puppis, dalam gambar Alma. Untuk memastikan, dia perlu memantau mereka selama periode waktu tertentu untuk melihat apakah objek yang baru terdeteksi bergerak di sekitar bintang utama. “Kalau mereka pindah, saya yakin kita menemukan pendamping,” kata Decin. Mungkin penemuan ini akan menang dari skeptis terakhir.
Seperti penyelidik TKP, para astronom sekarang memiliki foto “sebelum” dan “sesudah” dari penciptaan nebula planeter. Satu hal yang kurang adalah sesuatu yang setara dengan rekaman CCTV dari peristiwa itu sendiri. Apakah ada harapan bahwa para astronom dapat menangkap raksasa merah yang sedang berubah menjadi nebula planeter?
Sejauh ini, model komputer adalah satu-satunya cara untuk “menonton” proses yang berlangsung selama berabad-abad dari awal hingga akhir. Mereka telah membantu para astronom pulang ke dalam satu skenario dramatis, di mana bintang pendamping terjun ke bintang primer setelah mengorbitnya untuk periode yang lama dan kehilangan jarak karena gaya pasang surut. Saat berputar menuju inti raksasa merah, pendampingnya melepaskan “energi gravitasi dalam jumlah yang gila”, kata Frank. Model komputer menunjukkan bahwa ini sangat mempercepat proses di mana bintang melepaskan lapisan luarnya, menjadi hanya satu hingga 10 tahun. Jika ini benar, dan jika para astronom tahu ke mana harus mencari, mereka bisa menyaksikan kematian bintang dan kelahiran nebula planeter secara real time.
Salah satu kandidat yang harus diperhatikan disebut V Hydrae. Bintang raksasa merah yang sangat aktif ini mengeluarkan gumpalan plasma seperti peluru ke kutubnya setiap 8,5 tahun, dan ia juga mengeluarkan enam cincin besar di bidang ekuatornya selama 2.100 tahun terakhir. Raghvendra Sahai, seorang astronom di Laboratorium Propulsi Jet NASA yang menerbitkan penemuan cincin pada bulan April, percaya bahwa raksasa merah itu tidak memiliki satu tetapi dua bintang pendamping. Pendamping terdekat mungkin sudah menyentuh sampul raksasa merah dan menghasilkan ejeksi plasma, sementara pendamping yang jauh di orbit pengeboman selam mengontrol pelepasan cincin. Jika demikian, V Hydrae mungkin hampir menelan teman dekatnya.
Akhirnya, bagaimana dengan Matahari kita? Studi bintang biner mungkin tampaknya memiliki sedikit relevansi untuk nasib bintang kita, karena ia adalah bintang tunggal. Bintang dengan pendamping kehilangan massa sekitar enam hingga 10 kali lebih cepat daripada yang tidak, Decin memperkirakan, karena jauh lebih efisien bagi bintang pendamping untuk menarik cangkang raksasa merah daripada raksasa merah mendorong cangkangnya sendiri.
Ini berarti bahwa data tentang bintang dengan pendamping tidak dapat secara andal memprediksi nasib bintang tanpa pendamping, seperti Matahari. Kira-kira setengah dari bintang-bintang seukuran Matahari memiliki semacam pendamping. Menurut Decin, pendamping akan selalu memengaruhi bentuk angin bintang, dan itu akan secara signifikan memengaruhi tingkat kehilangan massa jika pendampingnya cukup dekat. Matahari kemungkinan besar akan mengeluarkan lapisan luarnya lebih lambat daripada bintang-bintang itu dan akan tetap berada di fase raksasa merahnya beberapa kali lebih lama.
Akan tetapi, masih banyak yang belum diketahui tentang kondisi terakhir Matahari. Misalnya, meskipun Jupiter bukan bintang, ia masih cukup kuat untuk menarik materi dari Matahari dan menyalakan cakram akresi. “Saya pikir kita akan memiliki spiral yang sangat kecil yang diciptakan oleh Jupiter,” kata Decin. “Bahkan dalam simulasi kami, Anda dapat melihat dampaknya pada angin matahari.” Jika demikian, maka Matahari kita juga mungkin berada dalam antrean grand final yang mencolok.
*Artikel ini awalnya muncul di Knowable Magazine, dan diterbitkan ulang di bawah lisensi Creative Commons.
Penerjemah: Muhajir Julizar
Editor: Arif Rinaldi
Sumber: BBC
