Ilustrasi artis sepasang biner katai coklat. Klik untuk memperbesar.
Salah satu tugas paling sulit bagi para astronom adalah untuk mencari tahu seberapa jauh benda-benda yang jauh itu. Teleskop luar angkasa Hubble telah membantu para astronom mengukur massa sepasang bintang katai coklat - bintang gagal - saat mereka mengorbit satu sama lain. Satu kerdil adalah 55 kali massa Jupiter, dan yang lainnya 35 kali massa. Masing-masing harus 80 kali massa Jupiter sebelum mereka memiliki cukup massa untuk memicu reaksi fusi.
Untuk pertama kalinya, para astronom berhasil menimbang sepasang biner dari katai coklat dan mengukur diameternya dengan tepat. Jenis-jenis pengukuran yang tepat ini tidak mungkin dilakukan ketika mengamati katai coklat tunggal.
Karena orbitnya condong ke Bumi, para kurcaci lewat di depan satu sama lain, menciptakan gerhana. Ini adalah biner kerdil-gerhana coklat pertama yang pernah ditemukan. Pasangan ini menawarkan kesempatan yang tidak biasa untuk secara akurat menentukan massa dan diameter kurcaci, memberikan tes penting dari model teoritis.
Katai coklat adalah kelas menengah yang dipahami dari objek langit yang terlalu kecil untuk menopang reaksi fusi hidrogen, seperti yang memberi kekuatan pada Matahari kita. Namun, katai coklat puluhan kali lebih besar daripada planet terbesar Tata Surya, Jupiter, dan karena itu terlalu besar untuk menjadi sebuah planet.
Penemuan kerdil coklat berpasangan dan pengukuran kritis dilaporkan hari ini di jurnal ilmiah Nature oleh tim astronom: Jeff Valenti dari Space Telescope Science Institute (STScI), Robert Mathieu dari University of Wisconsin-Madison, dan Keivan Stassun dari Universitas Vanderbilt.
Satu katai adalah 55 kali massa Jupiter; yang lain 35 kali lebih berat dari Jupiter (dengan margin kesalahan 10 persen). Untuk memenuhi syarat sebagai bintang dan membakar hidrogen melalui fusi nuklir, katai harus 80 kali lebih besar dari Jupiter. Sebagai perbandingan, Matahari 1.000 kali lebih besar dari Jupiter.
Para astronom terkejut menemukan bahwa katai coklat yang lebih masif adalah pasangan yang lebih dingin, bertentangan dengan semua prediksi tentang katai coklat pada usia yang sama. Entah keduanya tidak seusia dan mungkin ditangkap tubuh, atau model teoritis salah, kata para peneliti.
Pasangan katai coklat mengorbit satu sama lain begitu dekat sehingga mereka terlihat seperti objek tunggal jika dilihat dari Bumi. Karena orbit pacuan kuda mereka adalah tepi-on, dua objek secara berkala saling berhadapan, atau gerhana. Gerhana-gerhana ini menyebabkan penurunan yang teratur pada kecerahan cahaya gabungan yang datang dari kedua objek. Dengan mengatur waktu okultasi ini, para astronom dapat menentukan orbit dari dua objek. Dengan informasi ini, para astronom menggunakan hukum gerak Newton untuk menghitung massa kedua katai.
Selain itu, para astronom menghitung ukuran dua katai dengan mengukur durasi dip dalam kurva cahaya mereka. Karena mereka sangat muda, kurcaci sangat besar untuk massa mereka: sekitar diameter yang sama dengan Matahari. Karena pasangan ini terletak di Nebula Orion, yang merupakan pembibitan bintang terdekat dengan bintang-bintang berusia kurang dari 10 juta tahun.
Analisis cahaya yang datang dari pasangan katai menunjukkan bahwa katai memiliki gips kemerahan. Model saat ini juga memperkirakan bahwa katai coklat seharusnya memiliki "cuaca" - pita dan bintik mirip awan yang serupa dengan yang terlihat di Jupiter dan Saturnus.
Dengan mengukur variasi dalam spektrum cahaya yang berasal dari pasangan, para astronom juga menentukan suhu permukaan kurcaci. Teori memprediksi bahwa anggota yang lebih masif dari sepasang katai coklat harus memiliki suhu permukaan yang lebih tinggi. Tetapi mereka menemukan yang sebaliknya. Yang lebih berat dari keduanya memiliki suhu 4.310 derajat Fahrenheit (2.650 derajat Kelvin) dan yang lebih kecil, 4.562 derajat F (2.790 derajat K). Ini dibandingkan dengan suhu permukaan Matahari 9.980 derajat F (5.800 derajat K).
"Satu penjelasan yang mungkin adalah bahwa kedua benda memiliki asal dan usia yang berbeda," kata Stassun. Jika itu masalahnya, maka itu mendukung salah satu hasil dari upaya terbaru untuk mensimulasikan proses pembentukan bintang. Simulasi-simulasi ini meramalkan bahwa katai coklat diciptakan begitu berdekatan sehingga mereka cenderung mengganggu formasi satu sama lain.
Pengamatan baru mengkonfirmasi prediksi teoritis bahwa katai coklat dimulai sebagai objek berukuran bintang, tetapi menyusut dan mendingin dan menjadi semakin ukuran planet seiring bertambahnya usia. Sebelum sekarang, satu-satunya katai coklat yang massa diukur secara langsung jauh lebih tua dan redup.
Banyak astronom berpikir bahwa katai coklat sebenarnya merupakan produk paling umum dari proses pembentukan bintang. Jadi, informasi tentang katai coklat dapat memberikan wawasan baru yang berharga ke dalam proses dinamis yang menghasilkan bintang-bintang dari runtuhnya pusaran debu dan gas antarbintang.
Karena katai coklat tua lebih kecil dan lebih redup daripada bintang sejati, hanya dalam beberapa tahun terakhir peningkatan teknologi teleskop memungkinkan para astronom untuk membuat katalog ratusan benda pingsan yang mereka pikir mungkin katai coklat. Tetapi untuk memilih kerdil coklat dari jenis objek pingsan lainnya, mereka membutuhkan cara untuk memperkirakan massa mereka, karena massa adalah takdir untuk bintang dan objek seperti bintang.
Keberadaan kurcaci coklat pertama kali diusulkan pada 1980-an, tetapi baru pada tahun 2000 kurcaci coklat terdeteksi dengan jelas. Sementara katai coklat adalah objek hipotetis, para astronom membedakannya dari planet dengan cara mereka terbentuk. Katai dan bintang coklat terbentuk dengan cara yang sama, dari awan debu dan gas antarbintang yang runtuh. Planet dibangun dari piringan debu dan gas yang mengelilingi bintang pembentuk. Begitu para astronom menemukan kandidat pertama katai coklat, mereka menyadari bahwa katai sangat sulit untuk dibedakan dari planet, terutama ketika mereka memiliki sahabat bintang. Jadi, sekelompok astronom yang berkembang lebih suka mendefinisikan katai coklat sebagai objek antara 13 hingga 80 kali lebih masif daripada Jupiter.
Para peneliti melakukan pengamatan dengan dua set teleskop yang terletak di Andes Chili, sekitar 100 mil di utara Santiago: Sistem Teleskop Riset Aperture Kecil dan Sedang (SMARTS), dioperasikan oleh konsorsium termasuk Space Telescope Science Institute dan Vanderbilt University, dan Observatorium Gemini Internasional, yang dioperasikan oleh National Science Foundation.
Sumber Asli: Rilis Berita Hubble
