Nebula planet memperluas cangkang gas yang dikeluarkan oleh bintang seperti Matahari pada akhir masa hidupnya. Bintang seperti matahari menghabiskan sebagian besar masa hidupnya dengan membakar hidrogen menjadi helium. Pada akhir fase fusi hidrogen ini, bintang-bintang ini meningkatkan diameternya sekitar faktor 100 dan menjadi "bintang raksasa merah". Pada akhir fase raksasa merah, lapisan luar bintang itu tertiup angin. Gas yang dikeluarkan terus berkembang dari bintang pusat yang tersisa, yang kemudian berkembang menjadi "white dwarf" ketika semua fusi nuklir telah berhenti. Para astronom percaya bahwa nebula planet terbentuk ketika angin bintang cepat yang berasal dari bintang pusat menangkap angin yang lebih lambat yang dihasilkan sebelumnya ketika bintang mengeluarkan sebagian besar lapisan terluarnya. Pada batas antara dua angin, terjadi kejutan yang menghasilkan karakteristik cangkang padat nebula planetary. Shell gas bersemangat dan diterangi oleh cahaya yang dipancarkan oleh bintang pusat panas. Cahaya dari bintang pusat mampu menerangi nebula planet selama 10.000 tahun.
Bentuk nebula planet yang diamati sangat membingungkan: kebanyakan dari mereka (sekitar 80%) adalah bipolar atau elips daripada simetris berbentuk bola. Kompleksitas ini telah menghasilkan gambar yang indah dan menakjubkan yang diperoleh dengan teleskop modern. Gambar-gambar di bawah membandingkan nebula planetary dengan bentuk bipolar (kiri) dan bulat (kanan).
Alasan mengapa sebagian besar nebula planet tidak berbentuk bola tidak dipahami dengan baik. Beberapa hipotesis telah dipertimbangkan sejauh ini. Salah satunya menunjukkan bahwa bentuk aneh nebula planetary mungkin karena beberapa efek sentrifugal yang dihasilkan dari rotasi cepat raksasa merah. Teori lain adalah bahwa simetri angin bintang dapat dipengaruhi oleh bintang pendamping. Namun, teori terbaru dan meyakinkan yang menjelaskan bentuk nebula melibatkan medan magnet.
Kehadiran medan magnet akan menjelaskan bentuk rumit nebula planet, karena materi yang terlontar terperangkap di sepanjang garis medan magnet. Ini dapat dibandingkan dengan pengarsipan besi yang terperangkap di sepanjang garis medan magnet batang - demonstrasi klasik di ruang kelas fisika SMA. Karena medan magnet yang kuat di permukaan bintang juga memberikan tekanan pada gas, materi dapat lebih mudah meninggalkan bintang di kutub magnet di mana medan magnet terkuat.
Ada beberapa cara medan magnet dapat dibuat di sekitar nebula planet. Medan magnet dapat diproduksi oleh dinamo bintang selama fase ketika nebula dikeluarkan. Agar ada dinamo, inti bintang harus berputar lebih cepat daripada amplop (seperti halnya di Matahari). Mungkin juga medan magnetnya adalah peninggalan fosil dari tahap-tahap evolusi bintang sebelumnya. Dalam sebagian besar keadaan, materi pada bintang sangat konduktif secara elektrik sehingga medan magnet dapat bertahan selama jutaan atau milyaran tahun. Kedua mekanisme, dikombinasikan dengan interaksi materi yang dikeluarkan dengan gas antarbintang di sekitarnya, akan dapat membentuk nebula planet.
Sampai baru-baru ini, gagasan bahwa medan magnet merupakan unsur penting dalam pembentukan nebula planet adalah klaim yang murni teoretis. Pada tahun 2002, indikasi pertama dari keberadaan medan magnet tersebut ditemukan. Pengamatan radio mengungkapkan medan magnet dalam amplop bintang raksasa berbentuk bintang. Amplop circumstellar ini memang nenek moyang planetary nebula. Namun, tidak ada medan magnet yang pernah diamati di nebula itu sendiri. Untuk mendapatkan petunjuk langsung tentang keberadaan medan magnet di nebula planet, para astronom memutuskan untuk fokus pada bintang-bintang pusat, tempat medan magnet itu seharusnya bertahan.
Bukti langsung pertama ini sekarang telah diperoleh. Untuk pertama kalinya, Stefan Jordan dan timnya mendeteksi medan magnet di beberapa bintang pusat planetary nebula. Menggunakan spektograf FORS1 dari teleskop Sangat Besar kelas 8-m (VLT, European Southern Observatory, Chile), mereka mengukur polarisasi cahaya yang dipancarkan oleh empat bintang ini. Tanda tangan polarisasi dalam garis spektral memungkinkan untuk menentukan intensitas medan magnet pada bintang yang diamati. Di hadapan medan magnet, atom mengubah energinya dengan cara yang khas; efek ini disebut efek Zeeman dan ditemukan pada tahun 1896 oleh Pieter Zeeman di Leiden (Belanda). Jika atom-atom ini menyerap atau memancarkan cahaya, cahaya menjadi terpolarisasi. Ini memungkinkan untuk menentukan kekuatan medan magnet dengan mengukur kekuatan polarisasi. Tanda tangan polarisasi ini biasanya sangat lemah. Pengukuran semacam itu membutuhkan data berkualitas sangat tinggi yang hanya bisa diperoleh dengan menggunakan teleskop kelas 8 meter seperti VLT.
Empat bintang pusat nebula planet diamati oleh tim dan medan magnet ditemukan di semua bintang tersebut. Keempat bintang ini dipilih karena nebula planetnya yang terkait (dinamai NGC 1360, HBDS1, EGB 5, dan Abell 36) semuanya non-bulat. Karena itu, jika hipotesis medan magnet untuk menjelaskan bentuk nebula planetary benar, bintang-bintang ini harus memiliki medan magnet yang kuat. Hasil baru ini menunjukkan bahwa memang benar adanya: kekuatan medan magnet yang terdeteksi berkisar antara 1000 hingga 3000 Gauss, yaitu sekitar seribu kali intensitas medan magnet global Matahari.
Pengamatan baru ini yang diterbitkan oleh Stefan Jordan dan rekan-rekannya mendukung hipotesis bahwa medan magnet memainkan peran utama dalam membentuk nebula planet. Tim sekarang berencana untuk mencari medan magnet di bintang pusat nebula planet bola. Bintang-bintang seperti itu seharusnya memiliki medan magnet yang lebih lemah daripada yang baru saja terdeteksi. Pengamatan masa depan ini akan memungkinkan para astronom untuk lebih baik menghitung korelasi antara medan magnet dan bentuk aneh dari nebula planet.
Dalam beberapa tahun terakhir, pengamatan polarimetri dengan VLT telah mengarah pada penemuan medan magnet dalam sejumlah besar objek bintang pada tahap evolusi akhir. Selain meningkatkan pemahaman kita tentang bentuk nebula planet yang indah ini, deteksi medan magnet ini memungkinkan ilmu pengetahuan untuk mengambil langkah maju menuju klarifikasi hubungan antara medan magnet dan fisika bintang.
Sumber Asli: NASA Astrobiology Story
