Ketika bintang-bintang kecil hingga menengah seperti Matahari kita mendekati akhir siklus hidup mereka, mereka akhirnya membuang lapisan luarnya, meninggalkan bintang kerdil putih yang padat. Lapisan luar ini menjadi awan besar debu dan gas, yang ditandai dengan warna-warna cerah dan pola rumit, yang dikenal sebagai nebula planet. Suatu hari, Matahari kita akan berubah menjadi nebula, yang bisa dilihat dari tahun cahaya.
Proses ini, di mana bintang sekarat menimbulkan awan debu yang sangat besar, sudah dikenal sangat indah dan menginspirasi berkat banyak gambar yang diambil oleh Hubble. Namun, setelah melihat Nebula Semut yang terkenal dengan European Space Agency (ESA) Observatorium Luar Angkasa Herschel, sebuah tim astronom menemukan emisi laser yang tidak biasa yang menunjukkan bahwa ada sistem bintang ganda di pusat nebula.
Penelitian yang berjudul "Herschel Planetary Nebula Survey (HerPlaNS): garis laser rekombinasi hidrogen dalam Mz 3 ", baru-baru ini muncul di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. Penelitian ini dipimpin oleh Isabel Aleman dari University of São Paulo dan Leiden Observatory, dan termasuk anggota dari Herschel Science Center, Smithsonian Astrophysical Observatory, Institut Astronomi dan Astrofisika, dan beberapa universitas.
Nebula Semut (alias. Mz 3) adalah nebula planet bipolar muda yang terletak di konstelasi Norma, dan mengambil namanya dari lobus kembar gas dan debu yang menyerupai kepala dan tubuh semut. Di masa lalu, nebula yang indah dan rumit ini dicitrakan oleh NASA / ESA Teleskop Luar Angkasa Hubble. Data baru yang diperoleh Herschel juga menunjukkan bahwa Nebula Semut mengeluarkan emisi laser yang kuat dari intinya.
Di luar angkasa, emisi laser inframerah terdeteksi pada panjang gelombang yang sangat berbeda dan hanya di bawah kondisi tertentu, dan hanya sedikit dari laser ruang angkasa ini yang diketahui. Yang cukup menarik, adalah astronom Donald Menzel - yang pertama kali mengamati dan mengklasifikasikan Nebula Semut pada tahun 1920 (karenanya mengapa secara resmi dikenal sebagai Menzel 3 setelah dia) - yang merupakan salah satu yang pertama menyarankan bahwa laser dapat terjadi di nebula.
Menurut Menzel, dalam kondisi tertentu "amplifikasi cahaya alami oleh emisi radiasi yang terstimulasi" (alias tempat kita mendapatkan istilah laser) akan terjadi di ruang angkasa. Ini jauh sebelum penemuan laser di laboratorium, suatu peristiwa yang dirayakan setiap tahun pada tanggal 16 Mei, yang dikenal sebagai Hari Cahaya Internasional UNESCO. Dengan demikian, sangat tepat bahwa makalah ini juga diterbitkan pada 16 Mei, merayakan pengembangan laser dan penemunya, Theodore Maiman.
Seperti Isabel Aleman, penulis utama makalah, menggambarkan hasil:
“Ketika kita mengamati Menzel 3, kita melihat struktur rumit yang luar biasa terdiri dari gas terionisasi, tetapi kita tidak dapat melihat objek di tengahnya yang menghasilkan pola ini. Berkat sensitivitas dan rentang panjang gelombang yang luas dari observatorium Herschel, kami mendeteksi jenis emisi yang sangat jarang yang disebut emisi laser garis rekombinasi hidrogen, yang menyediakan cara untuk mengungkapkan struktur nebula dan kondisi fisik. "
"Emisi seperti itu hanya diidentifikasi pada beberapa objek sebelumnya dan merupakan kebetulan kebetulan bahwa kami mendeteksi jenis emisi yang disarankan Menzel, di salah satu nebula planet yang ia temukan," tambahnya.
Jenis emisi laser yang mereka amati membutuhkan gas yang sangat padat di dekat bintang. Dengan membandingkan pengamatan dari observatorium Herschel dengan model nebula planet, tim menemukan bahwa kerapatan gas yang memancarkan laser sekitar sepuluh ribu kali lebih padat daripada gas yang terlihat pada nebula planetary yang khas, dan di lobus Nebula Ant itu sendiri.
Biasanya, wilayah yang dekat dengan bintang mati - dalam hal ini, kira-kira jarak antara Saturnus dan Matahari - cukup kosong karena materialnya dikeluarkan ke luar setelah bintang itu menjadi supernova. Setiap gas yang tersisa akan segera jatuh kembali ke sana. Tetapi seperti yang dikatakan Profesor Albert Zijlstra, dari Jodrell Bank Center for Astrophysics dan rekan penulis dalam penelitian ini, tuliskan:
"Satu-satunya cara untuk menjaga gas padat seperti itu dekat dengan bintang adalah jika itu mengorbit di sekitarnya dalam disk. Dalam nebula ini, kita telah benar-benar mengamati cakram padat di pusat yang terlihat kira-kira edge-on. Orientasi ini membantu memperkuat sinyal laser. Disk menunjukkan ada pendamping biner, karena sulit untuk mengeluarkan gas yang dikeluarkan ke orbit kecuali bintang pendamping membelokkannya ke arah yang benar. Laser memberi kita cara unik untuk menyelidiki cakram di sekitar bintang yang sekarat, jauh di dalam nebula planet. "
Sementara para astronom belum melihat bintang kedua yang diharapkan, mereka berharap bahwa survei di masa depan akan dapat menemukannya, sehingga mengungkapkan asal-usul laser misterius Ant Nebula. Dengan melakukan itu, mereka akan dapat menghubungkan dua penemuan (mis. Nebula planet dan laser) yang dibuat oleh astronom yang sama lebih dari seabad yang lalu. As Göran Pilbratt, ilmuwan proyek ESA Herschel, menambahkan:
“Studi ini menunjukkan bahwa Nebula Semut yang khas seperti yang kita lihat hari ini diciptakan oleh sifat kompleks dari sistem bintang biner, yang memengaruhi bentuk, sifat kimia, dan evolusi pada tahap akhir kehidupan bintang ini. Herschel menawarkan kemampuan mengamati sempurna untuk mendeteksi laser yang luar biasa ini di Nebula Semut. Temuan ini akan membantu membatasi kondisi di mana fenomena ini terjadi, dan membantu kita memperbaiki model evolusi bintang kita. Ini juga merupakan kesimpulan yang menggembirakan bahwa misi Herschel dapat menghubungkan dua penemuan Menzel dari hampir seabad yang lalu. "
Teleskop ruang angkasa generasi mendatang yang dapat memberi tahu kita lebih banyak tentang nebula planet dan siklus kehidupan bintang termasuk James Webb Space Telescope (JWST). Begitu teleskop ini digunakan di luar angkasa pada tahun 2020, ia akan menggunakan kemampuan inframerah canggihnya untuk melihat benda-benda yang dikaburkan oleh gas dan debu. Studi-studi ini dapat mengungkapkan banyak tentang struktur interior nebula, dan mungkin menjelaskan mengapa mereka secara berkala menembakkan "laser ruang".
