Data dari pesawat ruang angkasa Gaia ESA menunjukkan untuk pertama kalinya bagaimana katai putih, sisa-sisa bintang mati seperti Matahari kita, berubah menjadi bola padat setelah gas panas di dalamnya mendingin.
Proses pemadatan atau kristalisasi material di dalam katai putih telah diperkirakan 50 tahun yang lalu, tetapi para astronom belum cukup dapat mengamati objek-objek ini untuk melihat sampel yang mengungkap proses ini.
“Dulu kami hanya memiliki beberapa ratus katai putih dan banyak dari mereka berada dalam kelompok yang kira-kira seusia,” kata Pierre-Emmanuel Tremblay dari University of Warwick, Inggris, penulis utama makalah yang menjelaskan hasilnya.
Dengan bantuan Gaia, kami mendapat lebih banyak informasi. Banyak data diterima dari objek yang berbeda dengan jarak, kecerahan dan warna yang berbeda. Ini adalah ratusan ribu katai putih di cakram luar Bima Sakti, dengan massa dan usia berbeda.
Dalam memperkirakan secara akurat jarak ke bintang-bintang inilah Gaia membuat terobosan, memungkinkan para astronom mengukur kecerahan sebenarnya dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
(Foto utama menunjukkan katai putih, sisa-sisa bintang mati seperti Matahari kita, dengan inti padat yang mengkristal.)
Katai putih adalah sisa-sisa bintang berukuran sedang yang mirip dengan Matahari kita. Setelah bintang-bintang ini membakar semua bahan bakar nuklir di intinya, mereka melepaskan lapisan terluarnya, meninggalkan inti panas yang mulai mendingin.
Sisa-sisa yang sangat padat ini masih memancarkan radiasi termal saat mereka mendingin dan terlihat oleh para astronom sebagai objek yang agak redup. Diperkirakan hingga 97% bintang di Bima Sakti pada akhirnya akan berubah menjadi katai putih, sedangkan yang paling masif akan berubah menjadi bintang neutron atau lubang hitam.
Video promosi:
Pendinginan katai putih membutuhkan waktu miliaran tahun. Begitu mereka mencapai suhu tertentu, materi yang awalnya panas di dalam inti bintang mulai mengkristal, menjadi padat. Prosesnya mirip dengan transformasi air cair menjadi es di Bumi pada suhu nol, kecuali suhu di mana pemadatan ini terjadi pada katai putih sangat tinggi -
sekitar 10 juta derajat Celcius.
Dalam studi ini, para astronom menganalisis lebih dari 15.000 calon sisa-sisa bintang yang berjarak 300 tahun cahaya dari Bumi. Gaia dapat melihat bintang katai putih yang mengkristal ini sebagai kelompok yang berbeda.
"Kami melihat sejumlah besar katai putih dengan warna dan corak berbeda yang tidak terkait satu sama lain dalam hal evolusi," kata Pierre-Emmanuel.
“Kami menyadari bahwa ini bukan populasi katai putih yang terpisah, tetapi efek pendinginan dan kristalisasi yang diprediksi 50 tahun lalu."
Panas yang dilepaskan selama proses kristalisasi yang berlangsung beberapa miliar tahun ini tampaknya memperlambat evolusi katai putih.
"Katai putih secara tradisional telah digunakan untuk penanggalan usia populasi bintang seperti gugus bintang," jelas Pierre-Emmanuel.
“Kami sekarang perlu mengembangkan model kristalisasi yang lebih baik untuk mendapatkan perkiraan yang lebih akurat tentang usia sistem ini."
Tidak semua katai putih mengkristal dengan kecepatan yang sama. Bintang yang lebih masif mendingin lebih cepat dan mencapai suhu di mana kristalisasi terjadi dalam waktu sekitar satu miliar tahun. Katai putih bermassa lebih rendah, mendekati tahap akhir Matahari yang diperkirakan, mendingin lebih lambat, membutuhkan waktu hingga enam miliar tahun untuk berubah menjadi bola padat mati.
Matahari masih memiliki waktu sekitar lima miliar tahun sebelum menjadi katai putih, dan para astronom memperkirakan akan membutuhkan waktu lima miliar tahun lagi untuk akhirnya mendingin menjadi bola kristal.
“Hasil ini menggarisbawahi keserbagunaan Gaia dan banyak aplikasinya,” kata Timo Prusti, Project Gaia Scientist di ESA.
