Para astronom memecahkan misteri ledakan dramatis FU Orionis pada tahun 1936

Kesan artis terhadap tampilan skala besar FU~Ori. Gambar tersebut menunjukkan aliran keluar yang dihasilkan dari interaksi antara angin bintang kuat yang dihasilkan oleh ledakan dan sisa atmosfer tempat terbentuknya bintang. Angin bintang menciptakan guncangan yang kuat di dalam atmosfer, dan gas karbon dioksida yang terbawa oleh guncangan tersebut adalah apa yang diungkapkan oleh ALMA baru. Kredit: NSF/NRAO/S. Danilo

Alma Pengamatan FU Orionis mengungkapkan bagaimana pertambahan gravitasi dari aliran gas masa lalu menyebabkan kecerahan mendadak pada bintang-bintang muda, sehingga menjelaskan proses pembentukan bintang dan planet.

Sekelompok bintang yang tidak biasa di konstelasi Orion telah mengungkap rahasianya. FU Orionis, sistem bintang ganda, pertama kali menarik perhatian para astronom pada tahun 1936 ketika bintang pusatnya tiba-tiba menjadi 1.000 kali lebih terang dari biasanya. Perilaku ini, yang diharapkan terjadi pada bintang-bintang yang sekarat, belum pernah terlihat sebelumnya pada bintang muda seperti Vo Orionis.

Fenomena aneh ini menginspirasi klasifikasi baru bintang dengan nama yang sama (FUor Stars). Bintang-bintang tiba-tiba bersinar, meledak kecerahannya, sebelum meredup lagi setelah bertahun-tahun.

Kini diketahui bahwa kecerahan ini terjadi karena bintang memperoleh energi dari lingkungannya melalui pertambahan gravitasi, gaya utama yang membentuk bintang dan planet. Namun, bagaimana dan mengapa hal ini terjadi masih menjadi misteri – hingga saat ini, berkat para astronom yang menggunakan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Catatan terobosan dengan ALMA

FU Ori telah melahap material selama hampir 100 tahun agar letusannya tetap berlangsung. “Kami akhirnya menemukan jawaban tentang bagaimana bintang-bintang muda ini mengisi kembali massanya,” jelas Antonio Hales, wakil direktur ALMA North America Regional Center dan seorang ilmuwan. di Observatorium Astronomi Nasional Al-Radawi, penulis utama penelitian ini, yang diterbitkan pada 29 April di Jurnal Astrofisika. “Untuk pertama kalinya, kami memiliki bukti observasi langsung mengenai bahan yang memicu ledakan.”

Perbesar sistem biner FU Ori dan akumulatornya yang baru ditemukan. Kesan seniman ini menunjukkan streamer yang baru ditemukan terus menerus menyalurkan massa dari cangkang ke sistem biner. Kredit: NSF/NRAO/S. Danilo

Pengamatan ALMA mengungkapkan aliran karbon monoksida yang panjang dan tipis jatuh di FU Orionis. Tampaknya gas ini tidak mengandung cukup bahan bakar untuk menahan ledakan saat ini. Sebaliknya, aliran akresi ini dianggap sebagai sisa dari fitur sebelumnya yang jauh lebih besar yang ada di sistem bintang muda ini.

“Ada kemungkinan bahwa interaksi dengan aliran gas yang lebih besar di masa lalu telah mengganggu kestabilan sistem dan menyebabkan kecerahan meningkat,” jelas Hales.

Kemajuan dalam memahami pembentukan bintang

Para astronom telah menggunakan beberapa konfigurasi antena ALMA untuk menangkap berbagai jenis emisi yang berasal dari FU Orionis, dan mendeteksi aliran massa ke dalam sistem bintang. Mereka juga memasukkan metode numerik baru untuk memodelkan aliran massa sebagai aliran kumulatif dan memperkirakan sifat-sifatnya.

“Kami membandingkan bentuk dan kecepatan struktur yang diamati dengan yang diharapkan dari aliran gas yang jatuh, dan angka tersebut masuk akal,” kata Ashish Gupta, Ph.D. kandidat di Observatorium Selatan Eropa (begitu), dan rekan penulis karya ini, yang mengembangkan metode yang digunakan untuk memodelkan perangkat emisi kumulatif.

Perbesar sistem biner FU Ori dan akumulatornya yang baru ditemukan. Kesan seniman ini menunjukkan streamer yang baru ditemukan terus menerus menyalurkan massa dari cangkang ke sistem biner. Kredit: NSF/NRAO/S. Danilo

“Rentang skala sudut yang dapat kita jelajahi dengan satu instrumen sungguh luar biasa,” tambah Sebastian Pérez dari Universitas Santiago de Chile (USACH). “ALMA memberi kita pandangan komprehensif tentang dinamika pembentukan bintang dan planet, dari awan molekul besar tempat lahirnya ratusan bintang, hingga Metrik paling umum untuk tata surya.”, direktur Millennium Nucleus of Young Exoplanet and Their Moons (YEMS) di Chili, dan salah satu penulis penelitian ini.

Pengamatan ini juga mengungkapkan aliran karbon monoksida yang bergerak lambat dari FU Orionis. Gas ini tidak ada hubungannya dengan ledakan baru-baru ini. Sebaliknya, ini menyerupai arus keluar yang diamati di sekitar protobodi bintang lainnya.

“Dengan memahami bagaimana bintang-bintang aneh ini terbentuk, kami mengkonfirmasi apa yang kami ketahui tentang bagaimana berbagai bintang dan planet terbentuk,” Hales menambahkan. “Kami percaya bahwa semua bintang mengalami peristiwa ledakan. Ledakan ini penting karena mempengaruhi komposisi kimia dari pertambahan tersebut piringan di sekitar bintang-bintang yang baru muncul dan planet-planet tempat mereka terbentuk.”

“Kami telah mempelajari FU Orionis sejak observasi ALMA pertama pada tahun 2012,” Hales menambahkan. Sangat menyenangkan bahwa kami akhirnya mendapatkan jawaban.

Referensi: “Deteksi akresi sudut lebar lambat dan perangkat jet di sekitar FU Orionis” oleh A. S. Hales, A. Gupta, D. Ruíz-Rodríguez, J. P. Williams, S. Pérez, L. Cieza, C. González-Ruilova, J. E. Pineda, a. Santamaria-Miranda, J. Tobin, B. Weber, Z. Zhou, dan A. Zorlu, 29 April 2024, Jurnal Astrofisika.
doi: 10.3847/1538-4357/ad31a1