

Kesan seniman terhadap letusan nova klasik. (Kredit: Krzysztof Ulaczyk / Observatorium Astronomi, Universitas Warsawa.)
WARSAWA — Meskipun sebagian besar dari kita mengasosiasikan sinar-X dengan kunjungan medis dan pemindaian tulang, emisi energi tinggi ini juga menceritakan kisah menarik tentang fenomena kosmik. Dalam sebuah penemuan astronomi yang menarik, para peneliti telah mengidentifikasi kategori baru kembang api bintang yang menjembatani kesenjangan antara dua jenis bintang yang meledak. Pendatang baru kosmik ini, yang dijuluki “millinovae,” bersinar sekitar seribu kali lebih redup dibandingkan nova klasik namun masih cukup kuat untuk menarik perhatian para astronom di seluruh dunia.
Para astronom dari Universitas Warsawa, yang memimpin tim internasional, telah menemukan 29 sistem bintang ini di halaman belakang galaksi kita – khususnya di Awan Magellan Besar dan Kecil, dua galaksi satelit yang mengorbit Bima Sakti kita. Temuan mereka, dipublikasikan di Surat Jurnal Astrofisikamenjelaskan kelas sistem bintang biner yang sebelumnya tidak diketahui yang mengalami ledakan berkala.
“Beberapa fenomena kosmik menghasilkan sinar-X secara alami,” jelas Dr. Przemek Mróz, penulis utama studi tersebut, dalam sebuah pernyataan. “Misalnya, sinar-X dapat dihasilkan oleh gas panas yang jatuh ke objek padat seperti katai putih, bintang neutron, atau lubang hitam. Sinar-X juga dapat dihasilkan dengan memperlambat partikel bermuatan, seperti elektron.”
Di jantung setiap millanova terdapat tarian kosmik yang menakjubkan antara dua bintang: katai putih (sisa padat bintang mirip Matahari) dan pendampingnya. Gravitasi katai putih yang kuat menarik material dari pasangannya, menciptakan piringan gas panas di sekelilingnya. Proses ini terkadang memicu ledakan terang yang bisa berlangsung berbulan-bulan.
Ceritanya dimulai dengan sistem bintang aneh yang disebut ASASSN-16oh, yang ditemukan pada tahun 2016. Tidak seperti ledakan nova pada umumnya, yang terang secara dramatis dalam beberapa hari dan memudar dengan cepat, sistem ini menunjukkan kecerahan yang sangat panjang dan simetris yang berlangsung selama berbulan-bulan. Yang lebih menarik lagi, ia memancarkan sinar-X supersoft – tanda berenergi tinggi yang biasanya dikaitkan dengan ledakan yang jauh lebih dahsyat.
Untuk menentukan apakah ASASSN-16oh adalah benda aneh kosmik atau mewakili populasi yang lebih besar, tim peneliti menganalisis data observasi selama dua dekade dari Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). Mereka menjelajahi kurva cahaya dari 76 juta bintang, dan akhirnya mengidentifikasi 29 sistem yang menunjukkan perilaku serupa.
Terobosan tim peneliti terjadi ketika salah satu objek ini, yang diberi nama OGLE-mNOVA-11, mulai meledak pada November 2023. “Kami mengamati bintang ini menggunakan Southern African Large Telescope (SALT), salah satu teleskop terbesar di dunia,” kata Dr. Mroz. “Spektrum optiknya mengungkapkan tanda-tanda atom helium, karbon, dan nitrogen terionisasi, yang menunjukkan suhu yang sangat tinggi.”
Pengamatan mengungkapkan bahwa OGLE-mNOVA-11 menghasilkan sinar-X yang sesuai dengan suhu 600.000 derajat Celcius. Mengingat jaraknya yang sangat jauh yaitu lebih dari 160.000 tahun cahaya, sistem ini memancarkan luminositas lebih dari 100 kali lipat Matahari kita.
Sumber sinar-X masih misterius, dan para ilmuwan mengajukan dua kemungkinan penjelasan. Dalam satu skenario, sinar-X mungkin dihasilkan saat material subraksasa jatuh ke permukaan katai putih dan melepaskan energi. Alternatifnya, ledakan tersebut bisa jadi disebabkan oleh pelepasan termonuklir di permukaan katai putih, tempat akumulasi hidrogen terbakar namun tidak menghasilkan ledakan yang cukup kuat untuk mengeluarkan material.
Penemuan millinovae mungkin mempunyai implikasi yang luas terhadap pemahaman kita tentang evolusi kosmik. Sistem ini dapat membantu memecahkan salah satu misteri astronomi yang masih ada: asal usul supernova Tipe Ia. Ledakan bintang ini berfungsi sebagai “lilin standar” untuk mengukur jarak kosmik, dan penelitian mereka mengarah pada penemuan percepatan perluasan alam semesta – sebuah temuan yang sangat signifikan sehingga menghasilkan Hadiah Nobel Fisika pada tahun 2011. Namun, para astronom masih memperdebatkan jenis sistem bintang apa yang menyebabkan peristiwa kosmik penting ini.
Jika millinova mewakili jalur bagi katai putih untuk secara bertahap memperoleh massa tanpa letusan dahsyat, maka mereka mungkin merupakan mata rantai yang hilang dalam pemahaman kita tentang bagaimana bintang-bintang ini mencapai massa kritis yang diperlukan untuk memicu ledakan supernova Tipe Ia – kira-kira 1,4 kali massa Matahari kita. .
Seperti cincin suasana kosmik yang berubah dari dingin menjadi panas, sistem biner ini menunjukkan cara lain bagaimana bintang dapat mengejutkan kita, mengingatkan kita bahwa alam semesta masih menyimpan banyak rahasia yang menunggu untuk ditemukan.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Penelitian ini menggabungkan pengumpulan data sistematis dari observasi survei OGLE jangka panjang dengan tindak lanjut yang ditargetkan menggunakan beberapa teleskop. Para peneliti pertama kali mengidentifikasi kandidat dengan mencari pola kurva cahaya tertentu di antara 76 juta bintang. Mereka kemudian menggunakan data tambahan, termasuk pengukuran gerak yang tepat dan observasi multi-panjang gelombang, untuk mengkonfirmasi sifat objek-objek tersebut.
Hasil
Tim mengidentifikasi 29 sistem millanova, yang ditandai dengan ledakan yang berlangsung 10-600 hari dengan amplitudo kecerahan 1-3,7 magnitudo. Selama ledakan ini, objek menjadi lebih terang 10 hingga 20 kali kecerahan biasanya. Beberapa sistem menunjukkan ledakan yang berulang setiap beberapa tahun, sementara yang lain hanya terjadi sekali selama periode pengamatan. Pengamatan lanjutan OGLE-mNOVA-11 mengkonfirmasi emisi sinar-X dan sifat spektroskopi yang konsisten dengan sistem prototipe ASASSN-16oh.
Keterbatasan
Studi ini terbatas pada objek di Awan Magellan, yang berpotensi kehilangan sistem serupa di galaksi lain. Hanya dua sistem (ASASSN-16oh dan OGLE-mNOVA-11) yang telah diamati dengan tindak lanjut yang komprehensif, termasuk observasi sinar-X. Mekanisme pasti yang menghasilkan emisi sinar-X masih belum jelas antara dua teori yang bersaing.
Diskusi dan Kesimpulan
Penemuan ini menunjukkan adanya kelas baru sistem bintang biner yang mungkin bisa membantu menjelaskan bagaimana katai putih tumbuh menjadi supernova Tipe Ia. Sifat-sifat yang konsisten dari sistem ini, termasuk lokasinya dalam ruang besaran warna dan karakteristik perilaku ledakan, menunjukkan bahwa sistem tersebut mewakili populasi berbeda dengan sifat fisik tertentu. Studi mereka dapat berkontribusi pada pemahaman kita tentang pengukuran jarak kosmik dan perluasan alam semesta.
Pendanaan dan Pengungkapan
Penelitian ini mewakili kolaborasi internasional yang luas antara para ilmuwan dari Observatorium Astronomi Universitas Warsawa dan peneliti dari berbagai institusi, termasuk Universitas Southampton, Universitas Leicester (Inggris), Universitas Cape Town, dan Universitas Free Negara Bagian (Afrika Selatan). Penelitian ini sebagian didanai oleh National Science Centre, Polandia, dan memanfaatkan berbagai fasilitas internasional termasuk OGLE, SALT, dan Neil Gehrels Swift Observatory. Partisipasi Polandia dalam SALT didanai oleh hibah No. MEiN 2021/WK/01.