Miliaran tahun dari sekarang, ketika matahari berada di pergolakan terakhir kematiannya (yaitu, setelah ia telah menguapkan Bumi), inti heliumnya akan runtuh dengan sendirinya, mengerut menjadi bola terkompresi yang rapat dari gas bercahaya yang disebut kerdil putih .
Tetapi sementara batu nisan bintang ini sudah melampaui lansekap galaksi kita, interiornya tetap menjadi teka-teki dalam fisika - yang tidak mengejutkan, mengingat betapa anehnya mereka.
Baru-baru ini, sepasang peneliti telah menciptakan model canggih untuk "melihat" bagian dalam katai putih. Dan coba tebak? Bola-bola aneh kosmik ini dapat membuat truffle bumi menjadi malu, karena mereka tampaknya memiliki pusat-pusat krim yang penuh dengan cairan kuantum eksotis.
Bintang yang dulu bangga
Bintang-bintang seperti matahari kita mendapatkan energi mereka dengan menggabungkan hidrogen menjadi helium jauh di dalam inti mereka. Pembuatan energi ini tidak dapat bertahan selamanya - pada akhirnya, hidrogen yang tersedia habis dan pesta berhenti. Tetapi menjelang akhir hidup mereka, bintang-bintang dapat dengan singkat menyalakan kembali lampu dengan membakar helium, meninggalkan inti karbon dan oksigen yang mati.
Tetapi bintang-bintang yang bertubuh kecil seperti matahari kita tidak memiliki semangat gravitasi yang cukup untuk memadukan karbon dan oksigen menjadi unsur yang lebih berat seperti magnesium atau besi, sehingga mereka mati, mengubah diri mereka ke dalam dan melepaskan atmosfer mereka menjadi indah (atau berdarah, tergantung pada Anda sudut pandang) nebula planetary.
Inti karbon dan oksigen itu tetap tertinggal, sebagian besar massa bintang terkunci di dalam inti yang tidak lebih besar dari Bumi. Ketika para astronom pertama kali menemukan benda-benda aneh ini - sekarang dikenal sebagai katai putih - mereka pikir itu tidak mungkin, dengan kepadatan yang terhitung melonjak di atas satu miliar kali dari udara yang kita hirup. Bagaimana mungkin sesuatu memiliki kerapatan yang sedemikian ekstrem dan tidak begitu saja runtuh karena bobotnya yang mengerikan?
Namun katai putih bukan hal yang mustahil, dan wawasan teoretis pada awal abad ke-20 memecahkan misteri tentang bagaimana katai putih mungkin ada. Jawabannya datang dalam bentuk mekanika kuantum, dan kesadaran bahwa pada kepadatan tinggi, alam, secara sederhana, sangat aneh. Dalam kasus white dwarf, hanya sejumlah elektron yang dapat dikemas di dalamnya. Karena elektron-elektron berputar saling tolak, bersama-sama mereka menciptakan tekanan yang cukup untuk menjaga bintang-bintang yang mati membengkak, menahan bahkan gaya gravitasi yang hampir luar biasa.
Dan mayat bintang dapat hidup selama triliunan tahun.
Pusat-pusat berisi krim
Sementara perhitungan awal ini menunjukkan bagaimana katai putih bisa ada di alam semesta kita, astrofisikawan tahu bahwa deskripsi sederhana tidak akan sepenuhnya menangkap apa yang terjadi di inti eksotis tersebut. Bagaimanapun, ini adalah keadaan materi yang benar-benar tidak dapat diakses oleh laboratorium dan eksperimen di Bumi - siapa yang tahu permainan aneh apa yang mungkin terjadi, jauh di dalam hati yang mati ini?
Fisikawan dan astronom sama-sama telah bertanya-tanya tentang interior kerdil putih selama beberapa dekade sekarang, dan dalam makalah baru-baru ini muncul di jurnal pracetak arXiv, sepasang fisikawan teori Rusia telah mengusulkan model baru inti dalam pada katai putih, merinci bagaimana model mereka dibangun berdasarkan dan menyimpang dari pekerjaan sebelumnya, dan bagaimana pengamat berpotensi mengetahui apakah model baru mereka akurat.
Dalam model baru ini, para ilmuwan mensimulasikan inti dari katai putih sebagai hanya terdiri dari satu jenis inti bermuatan tinggi (ini tidak sepenuhnya akurat, karena katai putih adalah campuran dari beberapa elemen seperti karbon dan oksigen, tetapi itu adalah titik awal yang cukup baik), dengan partikel-partikel ini direndam dalam sup elektron yang tebal.
Pengaturan ini mengasumsikan bahwa katai putih cukup hangat untuk memiliki interior cair, yang merupakan asumsi yang masuk akal, mengingat bahwa ketika mereka dilahirkan (atau lebih tepatnya, ketika mereka akhirnya terpapar setelah kematian bintang inangnya), mereka memiliki suhu yang baik lebih dari satu juta derajat kelvin.
Lapisan terluar dari katai putih terekspos ke lingkungan dingin dari ruang hampa murni, yang memungkinkan hidrogen mengendap di permukaan, memberi mereka suasana yang tipis dan ringan. Dan selama masa-masa ekstrem, katai putih melakukan pendinginan, akhirnya membentuk kristal raksasa, tapi itu cukup jauh sehingga sebagian besar, katai putih diisi dengan cairan kuantum eksotis karbon dan oksigen, sehingga model yang digunakan dalam penelitian ini adalah relatif akurat untuk sebagian besar dari kehidupan kurcaci putih.
Permukaan tanda tangan
Karena nyali kerdil putih mewakili salah satu lingkungan paling tidak biasa di alam semesta, mempelajarinya dapat mengungkapkan beberapa sifat mendalam mekanika kuantum dalam kondisi ekstrem. Tetapi karena para ilmuwan tidak pernah bisa berharap untuk mengikat kurcaci putih di dekatnya untuk membawanya untuk pembedahan, bagaimana mungkin kita bisa melihat di bawah tenda?
Para peneliti dari model baru menunjukkan bagaimana cahaya yang dilepaskan oleh katai putih bisa menjadi panas yang berbeda. Katai putih tidak menghasilkan panas sendiri; suhu mereka yang intens adalah hasil dari tekanan gravitasi ekstrim yang mereka hadapi ketika mereka berada di dalam bintang. Tetapi begitu bintang inangnya meledak dan mereka terekspos ke angkasa, mereka bersinar dengan sangat terang - dalam beberapa ribu tahun pertama setelah pengungkapan besar mereka, mereka begitu panas sehingga memancarkan radiasi sinar-X.
Tapi dinginkan mereka, sangat lambat, membuang panas mereka sebagai radiasi ke ruang angkasa. Dan kita telah menonton kerdil putih cukup lama sehingga kita bisa melihatnya mendingin selama bertahun-tahun. Seberapa cepat mereka menjadi dingin tergantung pada seberapa efisien panas yang terperangkap mereka dapat lolos ke permukaan mereka - yang pada gilirannya tergantung pada sifat tepat dari nyali mereka.
Fitur lain yang ditunjukkan para peneliti dapat digunakan untuk menyelidiki dalam katai putih adalah goyangan mereka yang sangat tipis. Sejalan dengan cara seismografi digunakan untuk mempelajari inti Bumi, susunan dan karakter kurcaci putih mengubah cara getaran akan menampilkan diri di permukaan.
Terakhir, kita dapat menggunakan populasi katai putih untuk mendapatkan petunjuk tentang interior mereka, karena hubungan antara massa dan ukurannya tergantung pada hubungan mekanika kuantum yang tepat yang mengatur interiornya.
Secara khusus, penelitian baru menunjukkan bahwa sebagian besar kurcaci putih harus mendingin lebih cepat daripada yang kita pikirkan, bergetar sedikit lebih jarang daripada yang disarankan oleh model lama dan sedikit lebih besar dari yang diharapkan daripada jika kita tidak memperhitungkan model yang lebih realistis ini. Sekarang tergantung pada para astronom untuk melakukan pengukuran yang cukup tepat untuk melihat apakah kita benar-benar memahami lingkungan yang eksotis ini, atau jika kita perlu mengambil celah lain untuk itu.
- 8 Cara Anda Dapat Melihat Teori Relativitas Einstein dalam Kehidupan Nyata
- 11 Fakta Menarik Tentang Galaksi Bima Sakti Kita
- 11 Pertanyaan Terbesar Yang Belum Terjawab Tentang Dark Matter
Paul M. Sutter adalah seorang astrofisikawan di Universitas Negeri Ohio, tuan rumah dari Tanya seorang angkasawan dan Radio luar angkasa, dan penulis Tempat Anda di Alam Semesta.
