Tidak seperti manusia, bintang-bintang dilahirkan dengan semua bobot yang akan mereka miliki. Berat lahir manusia bervariasi hanya beberapa pon, tetapi berat bintang berkisar dari kurang dari sepersepuluh hingga lebih dari 100 kali massa Matahari kita. Meskipun para astronom tahu bahwa bintang datang dalam berbagai massa, mereka masih bingung ketika harus mencari tahu apakah bintang memiliki batas berat saat lahir.
Sekarang para astronom telah mengambil langkah penting menuju penetapan batas berat bintang. Menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA, para astronom membuat pengukuran langsung pertama dalam Galaksi Bima Sakti kita bahwa bintang-bintang memiliki batas hingga seberapa besar mereka dapat terbentuk. Mempelajari gugusan bintang terpadat yang diketahui di galaksi kita, gugus Arches, para astronom menentukan bahwa bintang tidak diciptakan lebih besar dari sekitar 150 kali massa Matahari kita, atau 150 massa matahari.
Temuan ini membawa para astronom lebih dekat untuk memahami proses pembentukan bintang yang kompleks dan memberikan pijakan terkuat pada gagasan bahwa bintang memiliki batas berat. Mengetahui seberapa besar bintang dapat terbentuk dapat memberikan petunjuk penting tentang bagaimana alam semesta membuat bintang. Bintang masif adalah "penggerak dan pengocok" alam semesta. Mereka memproduksi banyak elemen yang lebih berat di kosmos, yang merupakan blok bangunan untuk bintang dan planet baru. Bintang-bintang yang lumayan juga bisa menjadi sumber semburan sinar gamma titanic, yang membanjiri galaksi dengan radiasi.
"Ini adalah gugusan luar biasa yang berisi koleksi kaya dari beberapa bintang paling masif di galaksi, namun tampaknya ada" bintang yang hilang lebih besar dari 150 kali massa Matahari kita, "kata astronom Donald F. Figer dari Institut Ilmu Pengetahuan Teleskop Luar Angkasa di Baltimore, Md. “Teori memprediksi bahwa semakin besar gugusan, semakin besar bintang di dalamnya. Kami melihat salah satu kelompok paling masif di galaksi kami dan menemukan bahwa ada batas yang tajam hingga seberapa besar bintang dapat terbentuk.
“Teori standar memprediksi 20 hingga 30 bintang di gugusan Arches dengan massa antara 130 dan 1.000 massa matahari. Tetapi kami tidak menemukannya. Jika mereka terbentuk, kita akan melihat mereka. Jika prediksi itu hanya satu atau dua bintang dan kami tidak melihat, maka kami dapat mengklaim bahwa hasil kami mungkin karena kesalahan statistik. "
Figer sedang melakukan studi lanjutan untuk menentukan batas atas dalam gugus bintang lain untuk menguji hasilnya. Temuannya konsisten dengan studi statistik gugusan bintang bermassa lebih kecil di galaksi kita dan dengan pengamatan gugusan bintang masif yang dikenal sebagai R136 di tetangga galaksi kita, Awan Magellan Besar. Dalam gugusan itu, para astronom menemukan bahwa bintang-bintang tidak diciptakan lebih dari 150 massa matahari.
Para astronom tidak yakin tentang seberapa besar bintang dapat diperoleh sebelum bintang itu tidak dapat menyatu dan menghancurkan dirinya sendiri. Bahkan dengan kemajuan teknologi, para astronom tidak cukup tahu tentang detail proses pembentukan bintang untuk menentukan batas massa atas bintang. Akibatnya, teori-teori telah meramalkan bahwa bintang-bintang dapat berada di antara 100 hingga 1.000 kali lebih besar daripada Matahari kita. Memprediksi batas berat yang lebih rendah untuk bintang lebih mudah. Objek kurang dari sepersepuluh massa matahari tidak cukup besar untuk mempertahankan fusi nuklir di inti mereka dan bersinar sebagai bintang.
Membuat temuan ini sangat rumit sehingga Figer menghabiskan tujuh tahun untuk memikirkan data Hubble. Hasilnya diterbitkan dalam jurnal Nature edisi 10 Maret.
"Mengetahui bahwa klaim luar biasa menuntut bukti luar biasa, saya menggaruk kepala saya untuk waktu yang lama mencoba mencari tahu mengapa hasilnya mungkin salah," katanya.
Figer menggunakan Near Infrared Camera dan Multi-Object Spectrometer Hubble untuk mempelajari ratusan bintang mulai dari 6 hingga 130 massa matahari. (Meskipun Figer tidak menemukan bintang yang lebih besar dari 130 massa matahari, ia secara konservatif menetapkan batas atas 150 massa matahari.) Cluster Arches adalah anak muda, sekitar 2 hingga 2,5 juta tahun, dan berada 25.000 tahun cahaya di tempat kami. hub galaksi, sarang formasi bintang masif. Di wilayah yang keras dan berantakan ini, awan besar gas bertabrakan untuk membentuk bintang raksasa.
Kamera inframerah Hubble sangat cocok untuk menganalisis Arches karena menembus inti berdebu galaksi kita dan menghasilkan gambar yang tajam, memungkinkan teleskop untuk melihat bintang-bintang individual dalam gugusan yang padat. Figer memperkirakan massa bintang-bintang dengan mengukur usia cluster dan kecerahan masing-masing bintang. Dia juga berkolaborasi dengan Francisco Najarro dari Instituto de Estructura de la Materia di Madrid, yang menghasilkan model terperinci untuk mengkonfirmasi massa, kelimpahan bahan kimia, dan usia bintang-bintang gugusan.
Cluster harus memenuhi daftar panjang persyaratan bagi para astronom untuk menggunakannya untuk mengidentifikasi batas massa atas. Gugus itu harus cukup besar, sekitar 10.000 massa matahari, untuk menghasilkan bintang yang cukup besar untuk menyelidiki batas atas. Cluster juga tidak boleh terlalu muda atau terlalu tua. Memilih cluster yang lebih lama? melampaui 2,5 juta tahun? berarti bahwa banyak bintang muda besar telah meledak sebagai supernova. Dalam kelompok yang sangat muda? kurang dari 2 juta tahun? banyak bintang masih tertutup awan debu natal mereka, dan para astronom tidak bisa melihatnya.
Faktor penting lainnya adalah jarak cluster dari Bumi. Para astronom harus mengetahui jarak gugus untuk memperkirakan secara terang-terangan kecerahan bintang-bintangnya, bahan utama yang digunakan untuk memperkirakan massa bintang. Gugus juga harus cukup dekat untuk melihat masing-masing bintang. Cluster Arches adalah satu-satunya cluster di galaksi yang memenuhi semua persyaratan itu, kata Figer.
Arches mengalahkan hampir setiap gugus bintang lainnya di galaksi. Dengan massa yang setara dengan lebih dari 10.000 bintang seperti Matahari kita, gugusan monster 10 kali lebih berat dari gugusan bintang muda khas, seperti gugusan Orion, yang tersebar di seluruh Bima Sakti kita. Jika lingkungan galaksi kita berantakan dengan bintang-bintang, lebih dari 100.000 bintang akan mengisi kekosongan ruang antara Matahari kita dan tetangga terdekatnya, bintang Alpha Centauri, berjarak 4,3 tahun cahaya. Para astronom memperkirakan bahwa hanya 1 dari setiap 10 juta bintang di galaksi seterang bintang-bintang di gugusan Arches. Setidaknya selusin bintang gugus memiliki berat sekitar 100 kali massa Matahari kita.
Figer memperingatkan bahwa batas atas tidak mengesampingkan keberadaan bintang yang lebih besar dari 150 massa matahari. Bintang-bintang yang besar dan kuat, jika ada, dapat bertambah berat dengan bergabung dengan bintang besar lainnya. Sebagai contoh, bintang muda Pistol, yang terletak di dekat pusat galaksi kita, 150 hingga 250 kali lebih besar dari Matahari kita. Bintang raksasa ini, bagaimanapun, tampaknya tidak pada tempatnya karena tinggal di lingkungan bintang yang lebih tua. Salah satu cara untuk menjelaskan paradoks yang tampak ini, kata Figer, adalah bahwa Pistol bisa menjadi bintang "terlahir-kembali", terbentuk dari penggabungan dua bintang. Penjelasannya bukan hanya teori. Para astronom telah menemukan bintang-bintang yang lebih tua yang telah terlahir kembali melalui merger dengan bintang-bintang lain di gugusan bintang globular kuno.
Pistol juga bisa menjadi bagian dari sistem bintang ganda yang menyamar sebagai bintang raksasa tunggal. Kedua bintang itu belum dibuka kedoknya karena tidak dapat dipecahkan bahkan oleh teleskop Hubble.
Sistem bintang ganda, para astronom juga mengingatkan, bisa membentuk beberapa bintang paling masif di gugusan Arches. Ini berarti bahwa batas atas di Lengkungan bisa lebih rendah dari 150 massa matahari, tetapi tidak lebih tinggi.
Langkah Figer berikutnya adalah menentukan lebih banyak kluster untuk menguji batas beratnya. Beberapa teleskop, termasuk Spitzer Space Telescope, telah mencari gugus bintang baru di Bima Sakti kita. Dalam dua tahun terakhir, jumlah cluster yang diketahui di galaksi kita telah berlipat dua dari beberapa ratus menjadi 500, kata Figer. Banyak cluster yang baru ditemukan dikompilasi dalam katalog Two Micron All Sky Survey (2MASS). Figer telah mengidentifikasi sekitar 130 dari kluster yang baru ditemukan ini sebagai kandidat yang mungkin untuk dipelajari. NASA telah mengakui pekerjaan penting Figer dengan memberinya penghargaan Astrophysics Ruang Jangka Panjang lima tahun, yang akan mendukung perburuannya untuk bintang-bintang paling masif di Bima Sakti.
Sumber Asli: Rilis Berita Hubble
