Pusat untuk Astronomi Resolusi Sudut Tinggi (Array CHARA) di Universitas Negeri Georgia memiliki menghasilkan gambar detail dari tahap awal dua ledakan nova yang terdeteksi pada tahun 2021. Melalui interferometri inframerah dekat, sebuah proses yang menggabungkan cahaya dari beberapa teleskop, CHARA Array mampu menangkap dalam resolusi tinggi kondisi yang berubah dengan cepat pada fase awal pasca ledakan.
Nova adalah fenomena astronomi yang terjadi dalam sistem biner ketika katai putih melepaskan gas kaya hidrogen dari bintang pendampingnya, menyebabkan reaksi termonuklir yang tak terkendali di permukaan katai putih. Nama ini diambil dari kecerahan mendadak yang membuatnya tampak seolah-olah ada bintang baru yang muncul di langit malam. Namun, ledakan yang terjadi segera setelah ledakan berukuran kecil dan sulit untuk diamati, dan hingga saat ini para astronom hanya dapat menyimpulkan tahap awal melalui metode tidak langsung.
“Gambar-gambar tersebut memberi kita pandangan dari dekat tentang bagaimana material dikeluarkan dari bintang selama ledakan,” menjelaskan Gail Schaefer, direktur CHARA Array. “Mengikuti peristiwa-peristiwa sementara ini memerlukan fleksibilitas untuk menyesuaikan jadwal malam hari seiring dengan ditemukannya target peluang baru.”
Hasil Eksplosif
Schaeffer dan timnya mengamati V1674 Herculis, sebuah nova di konstelasi Hercules, dan V1405 Cassiopeiae, sebuah nova di Cassiopeia. V1674 adalah salah satu nova tercepat yang pernah tercatat, mencapai kecerahan puncaknya kurang dari 16 jam setelah penemuannya dan memudar dengan cepat hanya dalam beberapa hari. Sebaliknya, V1405 membutuhkan waktu 53 hari untuk mencapai kecerahan puncaknya dan tetap terang selama sekitar 200 hari.
Gambar diambil 2,2 hari (kiri) dan 3,2 hari (tengah) setelah ledakan akibat nova V1674 Herculis. Seperti yang ditunjukkan oleh panah, dua aliran ejecta telah terbentuk. Di sebelah kanan adalah ilustrasi gambar ledakan.
Gambar V1674, yang diambil hanya beberapa hari setelah penemuannya, menunjukkan ledakan yang jelas tidak berbentuk bola; terdapat dua aliran ejecta, satu di barat laut dan satu lagi di tenggara dengan struktur elips yang memancar hampir tegak lurus terhadapnya. Ini adalah bukti langsung bahwa ledakan tersebut melibatkan banyak ejecta yang berinteraksi satu sama lain.
Pengamatan spektroskopi juga mendeteksi komponen kecepatan yang berbeda dalam deret atom hidrogen Balmer. Sedangkan garis serapan sebelum puncak sekitar 3.800 km/s, komponen yang muncul setelah puncak mencapai sekitar 5.500 km/s.
Waktunya sangat penting. Aliran ejecta baru muncul pada gambar bersamaan dengan deteksi sinar gamma berenergi tinggi oleh Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi milik NASA. Tabrakan aliran kecepatan berbeda membentuk gelombang kejut yang memancarkan sinar gamma yang kuat.
Hasil V1405 bahkan lebih mencengangkan. Dua pengamatan pertama selama periode puncak hanya menunjukkan sumber cahaya pusat yang terang dan sedikit semburan di sekitarnya. Diameter wilayah pusat kira-kira 0,99 miliarcdetik, yang bila diubah menjadi jarak sama dengan radius kira-kira 0,85 au (au berarti satuan astronomi, jarak antara Bumi dan matahari).
Jika akumulasi lapisan luar gas kaya hidrogen dikeluarkan pada awal ledakan, maka lapisan tersebut akan meluas dalam 53 hari dan memiliki radius 23-46 au. Perbedaan yang sangat besar ini berarti bahwa sebagian besar lapisan luar tidak terlontar sepenuhnya setelah lebih dari 50 hari. Dengan kata lain, lapisan luar V1405 diperkirakan berada dalam fase selubung umum yang menyelimuti seluruh sistem biner hingga puncak cahaya tampak.
Pada pengamatan ketiga, strukturnya berubah drastis. Sumber cahaya pusat hanya menyumbang sekitar setengah dari total radiasi, sedangkan sisanya dipancarkan dari wilayah yang diperluas. Pada saat ini, muncul komponen emisi luas sekitar 2.100 km/s. Selanjutnya, pelepasan material menghasilkan gelombang kejut baru, dan emisi energi tinggi pun teramati.
Novae sebagai Lab Luar Angkasa
Penemuan ini menunjukkan bahwa nova jauh lebih kompleks daripada ledakan tunggal. Pengamatan selama 15 tahun terakhir oleh teleskop Fermi telah mendeteksi sinar gamma dalam kisaran gigaelektronvolt lebih dari 20 nova. Novae kini dapat dianggap sebagai laboratorium untuk mempelajari gelombang kejut dan percepatan partikel.
Pengamatan V1405 menunjukkan kemungkinan bahwa gerakan orbital sistem binernya bertindak sebagai gaya yang mendorong lapisan luar yang mengembang akibat ledakan. Dalam nova yang berevolusi perlahan, keadaan di mana lapisan luar yang meluas menyelimuti seluruh sistem biner berlanjut selama beberapa minggu. Fenomena seperti ini memberikan peluang berharga untuk mengamati secara langsung apa yang terjadi ketika dua bintang saling mendekat begitu dekat, sebuah proses yang diyakini terjadi pada lebih dari 10 persen bintang di alam semesta. Namun, mekanisme rincinya masih belum dapat dijelaskan.
Novae, yang tadinya dianggap sebagai ledakan sederhana, terbukti jauh lebih kaya dan menarik dibandingkan saat pertama kali diamati. Melalui jendela baru pencitraan langsung dengan interferometri inframerah-dekat, sifat sebenarnya dari beberapa fenomena paling dramatis di alam semesta baru saja mulai terungkap.
Cerita ini pertama kali muncul di KABEL Jepang dan telah diterjemahkan dari bahasa Jepang.
