Selama lebih dari 400 tahun, para astronom baik profesional maupun amatir telah mengambil minat khusus dalam mengamati bintang-bintang Mira, suatu kelas raksasa merah yang terkenal dengan denyut yang berlangsung selama 80-1.000 hari dan menyebabkan kecerahan yang tampak berbeda dengan faktor sepuluh kali lipat. atau lebih selama satu siklus.
Sebuah tim astronom internasional yang dipimpin oleh Guy Perrin dari Paris Observatory / LESIA (Meudon, Prancis) dan Stephen Ridgway dari National Optical Astronomy Observatory (Tucson, Arizona, AS) telah menggunakan teknik interferometrik untuk mengamati lingkungan dekat dari lima bintang Mira, dan terkejut menemukan bahwa bintang-bintang dikelilingi oleh cangkang uap air yang hampir transparan, dan mungkin karbon monoksida dan molekul lainnya. Shell ini memberikan bintang-bintang ukuran nyata tampak besar. Dengan menembus lapisan ini menggunakan cahaya gabungan dari beberapa teleskop, tim menemukan bahwa bintang Mira kemungkinan hanya setengah sebesar yang diyakini sebelumnya.
"Penemuan ini menyelesaikan ketidakkonsistenan yang mengganggu antara pengamatan ukuran bintang Mira, dan model yang menggambarkan komposisi dan denyutnya, yang sekarang dapat dilihat secara umum sepakat satu sama lain," katanya. Ridgway menjelaskan. "Gambaran yang direvisi adalah bahwa bintang Mira adalah bintang yang sangat bercahaya namun relatif normal dari cabang raksasa asimptotik, tetapi mereka memiliki getaran resonansi yang mendorong variabilitasnya yang besar."
Bintang-bintang Mira sangat menarik karena ukurannya hampir sama dengan Matahari dan mereka sedang mengalami tahap akhir dari jalur evolusi yang sama yang akan dialami oleh semua bintang bermassa satu surya, termasuk Matahari. Karenanya, bintang-bintang ini menggambarkan nasib Matahari kita lima miliar tahun dari sekarang. Jika bintang seperti itu, termasuk cangkangnya di sekitarnya, terletak pada posisi Matahari di tata surya kita, cangkangnya yang menguap akan melampaui orbit Mars.
Walaupun diameternya benar-benar sangat besar (hingga beberapa ratus jari-jari surya), bintang-bintang raksasa merah mirip mata manusia tanpa bantuan di Bumi, dan bahkan teleskop terbesar sekalipun gagal membedakan permukaannya. Tantangan ini dapat diatasi dengan menggabungkan sinyal dari teleskop terpisah menggunakan teknik yang disebut interferometri astronomi yang memungkinkan untuk mempelajari detail yang sangat kecil di sekitar bintang Mira. Pada akhirnya, gambar dari bintang yang diamati dapat direkonstruksi.
Bintang-bintang Mira dinamai sesuai objek yang diketahui pertama kali, Mira (atau Omicron Ceti). Satu penjelasan yang mungkin untuk variabilitas mereka yang signifikan adalah bahwa sejumlah besar material, termasuk debu dan molekul, diproduksi selama setiap siklus. Materi ini menghalangi sebagian besar radiasi bintang yang keluar, hingga material tersebut menjadi encer karena ekspansi. Oleh karena itu, lingkungan yang dekat dari bintang Mira sangat kompleks, dan karakteristik objek pusatnya sulit untuk diamati.
Untuk mempelajari lingkungan yang dekat dari bintang-bintang ini, tim yang dipimpin oleh Perrin dan Ridgway melakukan pengamatan di Infrared-Optical Telescope Array (IOTA) dari Smithsonian Astrophysical Observatory di Arizona. IOTA adalah interferometer bintang Michelson, dengan dua lengan membentuk array berbentuk-L. Ini beroperasi dengan tiga kolektor yang dapat ditemukan di stasiun yang berbeda di setiap lengan. Dalam penelitian ini, pengamatan dilakukan pada beberapa panjang gelombang menggunakan jarak teleskop yang berbeda mulai dari 10 hingga 38 meter.
Dari pengamatan ini, tim mampu merekonstruksi variasi kecerahan bintang di permukaan setiap bintang. Detail hingga sekitar 10 mili-detik busur dapat dideteksi. Sebagai perbandingan, pada jarak Bulan, ini akan sesuai dengan melihat fitur turun ke ukuran 20 meter.
Pengamatan dilakukan pada panjang gelombang inframerah-dekat yang menarik untuk studi uap air dan karbon monoksida. Peran yang dimainkan oleh molekul-molekul ini dicurigai beberapa tahun yang lalu oleh tim dan dikonfirmasi secara independen oleh pengamatan dengan Infrared Space Observatory. Pengamatan baru menggunakan IOTA jelas menunjukkan bahwa bintang Mira dikelilingi oleh lapisan molekul uap air dan, setidaknya dalam beberapa kasus, karbon monoksida. Lapisan ini memiliki suhu sekitar 2.000 K dan meluas hingga sekitar satu jari-jari bintang di atas fotosfer bintang, atau sekitar 50 persen dari diameter yang diamati dari bintang Mira dalam sampel.
Studi interferometrik sebelumnya dari bintang Mira menyebabkan perkiraan diameter bintang yang bias oleh adanya lapisan molekuler, dan dengan demikian banyak ditaksir. Hasil baru ini menunjukkan bahwa bintang Mira berukuran sekitar setengah dari yang diyakini sebelumnya.
Pengamatan baru yang disajikan oleh tim diinterpretasikan dalam kerangka model yang menjembatani kesenjangan antara pengamatan dan teori. Ruang antara permukaan bintang dan lapisan molekul sangat mungkin mengandung gas, seperti atmosfer, tetapi relatif transparan pada panjang gelombang yang diamati. Dalam cahaya tampak, lapisan molekul agak buram, memberi kesan bahwa itu adalah permukaan, tetapi dalam inframerah, itu tipis dan bintang dapat dilihat melaluinya.
Model ini adalah yang pertama kali menjelaskan struktur bintang Mira pada rentang panjang gelombang spektral yang luas dari yang terlihat hingga pertengahan-inframerah dan konsisten dengan sifat teoretis dari denyutnya. Namun, keberadaan lapisan molekul jauh di atas permukaan bintang masih agak misterius. Lapisan terlalu tinggi dan padat untuk didukung murni oleh tekanan atmosfer. Denyut bintang mungkin berperan dalam menghasilkan lapisan molekul, tetapi mekanismenya belum dipahami.
Sebagai bintang Mira mewakili tahap evolusi akhir dari bintang seperti Matahari, itu akan sangat menarik untuk lebih menggambarkan proses yang terjadi di dalam dan di sekitar mereka, sebagai bayangan dari nasib Matahari yang diharapkan sendiri di masa depan yang jauh. Bintang-bintang Mira mengeluarkan sejumlah besar gas dan debu ke ruang angkasa, biasanya sekitar sepertiga massa Bumi per tahun, sehingga menyediakan lebih dari 75 persen molekul di galaksi. Karbon, nitrogen, oksigen, dan unsur-unsur lain yang kita buat sebagian besar diproduksi di bagian dalam bintang-bintang seperti itu (dengan unsur-unsur yang lebih berat berasal dari supernova), dan kemudian dikembalikan ke ruang angkasa melalui kehilangan massa ini untuk menjadi bagian dari bintang dan planet baru . Teknik interferometri yang semakin matang mengungkapkan detail atmosfer Mira, membuat para ilmuwan dekat dengan mengamati dan memahami produksi dan pengusiran molekul dan debu, ketika bintang-bintang ini menyusun ulang isinya pada skala astronomi.
Makalah ini? Mengungkap Mira membintangi di belakang molekul: Konfirmasi model lapisan molekul dengan pita sempit interferometri inframerah-dekat ,? oleh Perrin et al., akan muncul dalam edisi mendatang jurnal Astronomi & Astrofisika.
Sumber Asli: Siaran Berita NOAO
