Metode Gyrochronology Ukur Umur Bintang Terisolasi di NGC 6811

Tinuku
News KeSimpulan.com - Bagi para bintang film, usia harus dirahasiakan. Bagi astronom, umur para bintang harus diungkap dengan sebenar-benarnya.

Seperti Matahari, bintang terlihat hampir sama untuk sebagian besar hidup mereka. Jadi bagaimana kita bisa mengetahui apakah sebuah bintang berumur satu miliar atau 10 miliar tahun? Para astronom mungkin telah menemukan solusi yaitu mengukur rotasi bintang.

"Spin bintang melambat mantap dengan waktu, seperti pemintalan atas di atas meja, dan dapat digunakan sebagai jam untuk menentukan umurnya," kata Soren Meibom, astronom dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dalam konferensi pers saat pertemuan tahunan ke-218 American Astronomical Society.

Mengetahui usia bintang sangat penting bagi studi astronomi secara umum dan pemburu planet pada khusunya. Dengan panen melimpah temuan pesawat ruang angkasa NASA Kepler (diluncurkan pada 2009), para astronom telah menemukan hampir 2.000 planet yang mengorbit bintang-bintang jauh.

Sekarang, mereka ingin menggunakan taman planet ini untuk memahami bagaimana sistem planet terbentuk dan berkembang serta mengapa sangat berbeda satu sama lain.

"Pada akhirnya, kita perlu mengetahui usia bintang-bintang dan planet untuk menilai apakah kehidupan asing yang mungkin telah berevolusi di dunia jauh ini," kata Meibom.

"Semakin tua planet, waktu kehidupan lebih lama untuk memulai sejak bintang-bintang dan planet-planet terbentuk bersama-sama pada saat yang sama. Jika kita tahu usia bintang, kita tahu juga usia planetnya," kata Meibom.

Mempelajari usia bintang relatif mudah ketika dalam cluster ratusan bintang yang semua dibentuk pada waktu yang sama. Para astronom telah mengenal selama puluhan tahun jika plot warna dan kecerahan bintang-bintang di sebuah cluster, pola yang terlihat dapat digunakan untuk memberitahu usia cluster. Namun teknik ini hanya berlaku pada cluster. Untuk bintang yang tidak dalam kelompok (termasuk semua bintang diketahui memiliki planet), menentukan umur jauh lebih sulit.

Dengan menggunakan kemampuan unik teleskop ruang Kepler, Meibom dan rekannya mengukur tingkat rotasi bintang-bintang di cluster 1 milyar tahun yang disebut NGC 6811.

Jika korelasional antara rotasi bintang dan usia dapat dibangun dengan mempelajari bintang-bintang di cluster, kemudian mengukur periode rotasi dapat digunakan untuk mengetahui usia bintang apapun, teknik yang disebut gyrochronology (diucap ji-ro-kron-o-lo-gee). Untuk gyrochronology, astronom pertama kali harus mengkalibrasi dalam aturan "jam" baru.

Dimulai bintang-bintang di cluster dengan umur yang sudah diketahui. Dengan mengukur spin bintang cluster, maka tingkat rotasi dapat untuk menghitung usia tersebut. Mengukur rotasi bintang-bintang di cluster dengan umur yang berbeda persis dengan bagaimana rotasi dan usia terkait. Kemudian dengan ekstensi dapat mengukur spin sebuah bintang yang terisolasi tunggal dan menghitung umurnya.

Untuk mengukur spin bintang, astronom melihat perubahan kecerahan yang disebabkan oleh bintik hitam pada permukaannya (setara bintik Matahari). Setiap kali melintasi wajah bintang yang berbintik maka sedikit meredup. Setelah berputar, cahaya bintang terang lagi.

Dengan mengamati bagaimana lama waktu yang dibutuhkan lokasi bintik tampil, di seberang bintang dan keluar dari pandangan lagi, astronom menghitung seberapa cepat bintang tersebut berputar.

Karena perubahan tempat kecerahan sebuah bintang sangat kecil, biasanya beberapa persen atau kurang dan menjadi lebih kecil lagi pada bintang yang lebih tua. Oleh karena itu, periode rotasi bintang-bintang lebih tua sekitar setengah miliar tahun tidak dapat diukur dari darat di mana atmosfer Bumi mengganggu.

Untungnya, ini bukan masalah bagi pesawat ruang angkasa Kepler yang dirancang khusus untuk mengukur brightnesses bintang dengan sangat tepat untuk mendeteksi planet (yang menghalangi cahaya bintang jika mereka menyeberangi wajah bintang dari sudut pandang Bumi).

Untuk memperbesar korelasi umur dan rotasi NGC 6811, Meibom menghadapi tugas Hercules dengan menghabiskan empat tahun bersusah payah memilah bintang-bintang di cluster yang tidak berhubungan ketika terjadi pada arah yang sama. Tahap persiapan ini dilakukan dengan menggunakan instrumen yang dirancang khusus (Hectochelle) dan dipasang pada teleskop MMT di Mt.Hopkins, Arizona selatan.

Hectochelle dapat mengamati 240 bintang pada saat yang sama, memungkinkan untuk mengamati hampir 7000 bintang selama empat tahun. Begitu diketahui bahwa bintang-bintang klaster nyata, mereka menggunakan data Kepler untuk menentukan seberapa cepat bintang-bintang berputar.

Mereka menemukan periode rotasi berkisar antara 1 sampai 11 hari (bintang lebih besar dan panas berputar lebih cepat), dibandingkan dengan tingkat spin 30 hari Matahari. Lebih penting lagi, mereka menemukan korelasi kuat antara massa dan tingkat rotasi dengan sedikit penyebaran. Hasil ini menegaskan bahwa gyrochronology adalah metode baru yang menjanjikan untuk mempelajari usia bintang terisolasi.

Sekarang tim ini berencana untuk meneliti yang lain yaitu gugus bintang yang lebih tua untuk melanjutkan kalibrasi "jam" bintang mereka. Pengukuran tersebut lebih sulit karena bintang lebih tua berputar lambat dan memiliki lebih kecil dan lebih sedikit bintik yang berarti perubahan kecerahan lebih kecil dan lebih kabur. Namun demikian, mereka merasakan tantangan.

"Karya ini adalah lompatan pemahaman kita tentang bagaimana bekerjanya bintang seperti Matahari. Mungkin memiliki dampak penting pada pemahaman kita tentang ekso planet," kata Meibom.

Download Laporan
  1. Søren Meibom (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge), et.al. The Kepler Cluster Study: Stellar Rotation in NGC6811. arXiv:1104.2912, (Submitted on 14 Apr 2011), http://arxiv.org/abs/1104.2912
  2. Sydney A. Barnes. Ages for illustrative field stars using gyrochronology: viability, limitations and errors. arXiv:0704.3068, (last revised 17 May 2007), http://arxiv.org/abs/0704.3068
Søren Meibom https://www.cfa.harvard.edu/~smeibom/
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment