Ketika bintang-bintang seperti Matahari kita menghabiskan bahan bakar hidrogen mereka, mereka memasuki apa yang dikenal sebagai fase Red-Giant-Branch (RGB). Ini dicirikan oleh bintang yang mengembang hingga beberapa kali ukuran aslinya, setelah itu mereka melepaskan lapisan luarnya dan menjadi kerdil putih yang kompak. Selama beberapa miliar tahun ke depan, diyakini bahwa bintang-bintang ini akan secara perlahan mengkonsumsi benda-benda dan cincin debu yang masih cukup dekat untuk dipengaruhi oleh gravitasi mereka.
Namun, seorang ilmuwan warga bernama Melina Thévenot baru-baru ini membuat penemuan mengejutkan ketika mengamati sistem katai putih. Berdasarkan data dari misi Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), bintang ini telah menjadi katai putih selama miliaran tahun, tetapi masih memiliki beberapa cincin debu di sekitarnya. Dikenal sebagai LSPM J0207 + 3331 (atau J0207), penemuan ini dapat memaksa peneliti untuk mempertimbangkan kembali model sistem planet.
Penemuan ini dilakukan melalui Backyard Worlds: Planet 9, sebuah proyek yang dipimpin oleh Marc Kuchner (ahli astrofisika di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA) yang mengandalkan sukarelawan untuk menyortir data WISE untuk penemuan baru. Terletak sekitar 145 tahun cahaya di rasi bintang Capricornus, para astronom menduga bahwa J0207 mungkin merupakan contoh pertama yang diketahui dari katai putih dengan banyak cincin debu, dan yang tertua.
Penemuan ini juga menjadi subjek penelitian terbaru yang dipublikasikan di Jurnal Astrofisika ("Kurcaci Putih 3 Gyr dengan Debu Hangat Ditemukan melalui Backyard Worlds: Planet 9 Citizen Science Project"). Seperti John Debes, seorang astronom di Space Telescope Science Institute di Baltimore dan penulis utama di atas kertas, mengungkapkan dalam siaran pers NASA baru-baru ini:
"Katai putih ini sudah sangat tua sehingga proses apa pun yang memasukkan bahan ke dalam cincinnya harus beroperasi pada rentang waktu milyaran tahun. Sebagian besar model yang diciptakan para ilmuwan untuk menjelaskan cincin di sekitar katai putih hanya bekerja dengan baik hingga sekitar 100 juta tahun, jadi bintang ini benar-benar menantang asumsi kita tentang bagaimana sistem planet berevolusi. "
Bintang itu terdeteksi oleh misi Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) NASA yang mengambil sinyal inframerah yang kuat, menunjukkan adanya debu. Berdasarkan tingkat di mana bintang katai putih mendingin dari waktu ke waktu, tim Debes menghitung dari suhu permukaannya - lebih dari 5.800° C (10.500° F) - bahwa J0207 telah berada dalam fase white dwarf selama sekitar 3 miliar tahun.
Temuan baru ini bertentangan dengan apa yang diduga para astronom selama beberapa waktu tentang evolusi sistem bintang. Di masa lalu, para astronom telah mengamati bagaimana planet dan asteroid yang bertahan dari fase RGB bintang akan bergerak lebih jauh setelah memasuki fase katai putih. Ini karena bintang tersebut telah kehilangan banyak massanya, dan karena itu pengaruhnya terhadap objek-objek di sekitarnya.
Para astronom mengantisipasi bahwa inilah yang akan terjadi pada Tata Surya kita dalam waktu sekitar 5 miliar tahun. Setelah berkembang untuk mencakup Venus, Merkurius, dan Bumi, Matahari kita akan kehilangan lapisan terluarnya dan menjadi katai putih. Pada titik ini, planet dan benda yang tersisa (yang kemungkinan akan mencakup Sabuk Asteroid Utama, raksasa gas dan Sabuk Kuiper) semuanya akan melayang ke luar.
Namun, dalam 1 hingga 4% kasus, white dwarf telah menunjukkan emisi inframerah yang mengindikasikan bahwa mereka dikelilingi oleh cakram debu atau cincin. Para ilmuwan berteori bahwa ini mungkin hasil dari asteroid dan komet yang ditendang dari sabuknya melalui interaksi gravitasi dengan planet-planet yang dipindahkan dan dikirim ke arah bintang. Saat tubuh-tubuh ini mendekati katai putih, mereka terkoyak oleh gangguan pasang surut yang disebabkan oleh gravitasi bintang yang kuat.
Puing-puing yang dihasilkan kemudian akan membentuk cincin berdebu yang perlahan jatuh ke dalam dan bertambah ke permukaan bintang. Namun, dalam semua kasus sebelumnya, cakram dan cincin debu hanya diamati di sekitar kerdil putih yang berusia sekitar satu miliar tahun. Ini tampak konsisten dengan anggapan bahwa kurcaci putih yang lebih tua secara efektif menghabiskan pasokan asteroid dan cincin debu yang dihasilkan.
Penemuan terbaru ini secara efektif menjadikan J0207 kerdil putih tertua dan terdingin yang pernah diamati. Ketika dia pertama kali memperhatikan sinyal inframerah J0207, Melina Thévenot berpikir itu adalah data yang buruk. Pada saat itu, dia telah mencari melalui Badan Antariksa Eropa Gaia arsip misi untuk katai coklat, yang nyaris tidak terdeteksi di luar emisi infra merahnya.
Setelah berkonsultasi dengan data inframerah WISE, dia menyadari bahwa terlalu terang dan jauh untuk menjadi katai coklat. Thévenot menyampaikan temuan ini ke tim Backyard Worlds: Planet 9, yang kemudian memperoleh pengamatan lanjutan dari Observatorium W. M. Keck di Hawaii. Seperti yang dijelaskan oleh Thévenot:
“Itu adalah aspek pencarian yang sangat memotivasi. Para peneliti akan menggerakkan teleskop mereka untuk melihat dunia yang telah Anda temukan. Namun, yang paling saya nikmati adalah interaksi dengan tim peneliti yang hebat. Setiap orang sangat baik, dan mereka selalu berusaha melakukan yang terbaik dari penemuan kami. ”
Terlebih lagi, Debes dan rekan-rekannya menduga bahwa J0207 bahkan mungkin memiliki sistem dering. Mereka menyarankan dalam penelitian mereka bahwa ini akan terdiri dari dua komponen yang berbeda: cincin luar tipis di mana gravitasi katai putih memecah asteroid, dan cincin yang lebih luas lebih dekat ke bintang. Pengamatan baru ini cenderung memaksa para astronom untuk mempertimbangkan kembali model mereka tentang bagaimana sistem planet berevolusi.
"Kami membangun Backyard Worlds: Planet 9 kebanyakan untuk mencari katai coklat dan planet baru di Tata Surya," kata Kuchner. “Tapi bekerja dengan ilmuwan warga selalu mengarah pada kejutan. Mereka rakus - proyek baru saja merayakan ulang tahun keduanya, dan mereka telah menemukan lebih dari 1.000 kurcaci coklat. Sekarang setelah kami mem-boot ulang situs web dengan dua kali lipat jumlah data WISE, kami menantikan penemuan yang lebih menarik. "
Selain memaksa memikirkan kembali bagaimana sistem planet berevolusi dari waktu ke waktu, penelitian ini dapat memberikan petunjuk tentang masa depan Tata Surya kita. Begitu Matahari kita menjadi kerdil putih, kemungkinan akan menghabiskan beberapa miliar tahun berikutnya mengonsumsi asteroid dan KBO yang dikeluarkan dari sabuk mereka oleh raksasa gas yang masih hidup. Menurut penelitian terbaru ini, itu juga bisa memiliki cincin debu sekitar beberapa miliar tahun kemudian.
Dan sementara penemuan ini adalah anugerah bagi para astronom, itu juga menunjukkan apa yang mungkin berkat kolaborasi antara organisasi ilmiah dan ilmuwan warga. Di zaman penelitian planet ekstrasurya dan astronomi tingkat lanjut, banyaknya data membuat kolaborasi semacam itu tidak hanya diperlukan, tetapi juga sangat menguntungkan.
