Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

TESS NASA Menemukan Hampir 100 Sistem Bintang Empat Kali Lipat

Konsepsi seniman tentang sistem bintang 30 Ari. Sistem ini terdiri dari empat bintang. Kredit: Seni oleh Karen Teramura, UH IfA

Transiting Exoplanet Survey Satellite ( TESS ) NASA telah menemukan lebih dari 5000 kandidat kandidat exoplanet , dan 197 exoplanet yang dikonfirmasi sejak misinya dimulai pada akhir 2018. TESS pandai menemukan exoplanet, tetapi pesawat ruang angkasa adalah platform ilmiah yang kuat, dan itu dibuat lain penemuan juga. Para ilmuwan yang bekerja dengan TESS baru-baru ini mengumumkan 97 kandidat bintang empat kali lipat, hampir dua kali lipat jumlah sistem empat kali lipat yang diketahui.

Misi TESS adalah menemukan exoplanet. Lebih khusus lagi, misinya adalah menemukan exoplanet di sekitar bintang terang di dekatnya. Satelit Survei Transit Exoplanet juga dapat mempelajari massa, kepadatan, ukuran, dan orbit planet-planet tersebut.

Namun bidang pandang TESS sangat luas, jauh lebih lebar dari pendahulunya, Teleskop Luar Angkasa Kepler. Rangkaian kamera wide-field-nya telah mensurvei 85% langit dan mengumpulkan sejumlah besar data. Para ilmuwan menggunakan pembelajaran mesin dan sekelompok ilmuwan warga yang bersemangat untuk menyisir data itu.

Menurut sebuah makalah baru, hasil terbaru dari data TESS adalah katalog 97 “…kandidat yang diperiksa secara seragam untuk sistem bintang empat kali lipat,” menurut sebuah makalah baru. Makalahnya adalah “97 Kandidat Bintang Gerhana Empat Ditemukan dalam Gambar Full Frame TESS.” Makalah ini tersedia di situs pra-tekan arxiv.org dan akan diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Supplement. Penulis utama makalah ini adalah Veselin Kostov dari Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA.

“Para kandidat diidentifikasi dalam data TESS Full Frame Image dari Sektor 1 hingga 42 melalui kombinasi teknik pembelajaran mesin dan pemeriksaan visual, dengan kontribusi besar dari kelompok ilmuwan warga yang berdedikasi,” tulis para penulis.
TESS dilengkapi dengan empat kamera CCD dengan bidang pandang yang berdekatan untuk menghasilkan larik 4 x 1, atau 'sektor pengamatan', yang menghasilkan bidang pandang gabungan 96x 24 derajat, seperti yang diilustrasikan di atas. Kredit: NASA

Untuk menemukan sistem ini, dibutuhkan kolaborasi antara beberapa tersangka biasa—Divisi Ilmu Astrofisika Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA (GSFC) dan Institut MIT Kavli. Tetapi para profesional di lembaga penelitian itu membutuhkan bantuan. Bantuan itu datang dari tujuh ilmuwan warga berpengalaman yang membantu dalam upaya sungguh-sungguh analisis piksel demi piksel dari kurva cahaya. “Untuk mengesampingkan kesalahan positif karena bintang medan terdekat atau efek sistematis, kami mengevaluasi kurva cahaya piksel demi piksel dari target…” tulis para penulis dalam makalah mereka.
Ini adalah ilustrasi seniman tentang HD 98800, sistem bintang empat kali lipat yang terletak di asosiasi TW Hydrae. Itu bukan bagian dari katalog baru dan ditemukan sebelumnya. Kredit: NASA/JPL-Caltech/T. Tiang (SSC)

Para peneliti memfokuskan upaya mereka untuk mengidentifikasi sistem bintang tiga dan empat kali lipat, tetapi hasilnya melampaui sistem bintang ganda itu. Mereka juga menemukan “...sistem bintang sextuple sextuply-eclipsing pertama dan planet sirkumbinary transit pertama yang terdeteksi dari satu sektor data TESS,” para penulis menjelaskan.

Sistem bintang empat kali lipat mengandung dua pasang bintang biner (EB) gerhana. Namun, mereka hanya EB jika mereka saling menutupi dari sudut pandang kita. Semua transit dan gerhana itu bisa sulit untuk dilakukan, yang menjelaskan uluran tangan dari ilmuwan warga yang berdedikasi.

Para peneliti hanya tertarik pada sistem bintang empat kali lipat tertentu, dan mereka sengaja mengecualikan yang lain. “Kami mencatat bahwa target yang tercantum dalam katalog ini adalah kandidat empat kali lipat yang masing-masing berasal dari satu sumber TESS, yaitu EB dua komponen tidak terselesaikan dalam data TESS,” tulis mereka. Sistem quad ini ada dalam katalog karena menunjukkan perubahan yang dapat diamati dalam rentang waktu manusia. “Alasannya adalah untuk tujuan pekerjaan ini, minat kami berada dalam sistem empat kali lipat yang dapat menunjukkan interaksi yang menarik secara dinamis pada skala waktu manusia (bulan hingga tahun),” mereka menjelaskan.

Penjelasan itu agak bertele-tele, tapi intinya begini: lebar piksel TESS bisa sangat luas. Jika TESS menempatkan sepasang EB yang dipisahkan oleh dua piksel TESS, dan jika EB berjarak 500 parsec dari kita, itu berarti EB dipisahkan satu sama lain hingga 20.000 AU. Pada jarak yang sangat jauh dari satu sama lain, dibutuhkan beberapa generasi pengamatan manusia untuk memperhatikan interaksi apa pun di antara bintang-bintang. Sistem harus lebih dekat satu sama lain untuk menunjukkan interaksi menarik yang dapat diamati dalam beberapa bulan atau tahun, sehingga mereka harus berada dalam piksel TESS yang sama. Inilah yang memerlukan analisis piksel demi piksel yang melelahkan.

Sistem dalam katalog selamat dari proses pemeriksaan yang ketat. Tim juga menemukan banyak positif palsu. Bintang lapangan di dekat target sering kali tampak sebagai EB lain sampai analisis yang lebih dalam mengesampingkannya. Di lain waktu mereka mendeteksi dua pasangan EB, tetapi mereka tidak saling berhubungan dan terlalu jauh satu sama lain untuk membentuk sistem bintang empat kali lipat. Ada juga sistem bintang tiga yang pola gerhananya meniru sistem bintang empat. Secara keseluruhan, ada lima skenario positif palsu.

Dalam ringkasan mereka, penulis menulis bahwa “Bintang target telah diidentifikasi melalui inspeksi visual dan menunjukkan dua set gerhana dengan dua periode berbeda, masing-masing dengan gerhana primer dan, dalam banyak kasus, gerhana sekunder. Semua target telah diperiksa secara seragam dan lulus serangkaian tes, termasuk analisis gerak piksel demi piksel dan fotocenter.”

Mengapa para astronom tertarik pada sistem quadruple?

Sistem bintang ganda dapat mengungkapkan banyak hal tentang jalur evolusi bintang. Para astronom dan ahli astrofisika tertarik pada tahap-tahap evolusi bintang seperti biner periode pendek, peristiwa amplop biasa, Supernova Tipe Ia , dan penggabungan lubang hitam .

Susunan bintang-bintang dalam berbagai sistem juga merupakan bukti bagaimana bintang-bintang terbentuk. “Misalnya, rasio massa antara komponen individu dari sistem quadruple, rasio periode antara sistem biner konstituen dan kecenderungan timbal balik memberikan wawasan penting tentang apakah sistem terbentuk melalui skenario 'top-down' melalui fragmentasi inti atau disk atau agregasi 'bottom-up' melalui penangkapan gravitasi,” tulis mereka.

Aspek menarik lainnya dari sistem bintang ganda menyangkut planet. Para astronom telah menemukan beberapa planet di sekitar sistem bintang ganda, tetapi asal-usul dan nasib mereka tidak jelas.

Pada tahun 2015 para astronom menemukan sebuah planet masif dalam sistem bintang empat kali lipat 30 Arietis . Menurut penemuan itu, sistem itu adalah rumah bagi raksasa gas raksasa yang sepuluh kali lebih besar dari Jupiter . Itu adalah contoh planet kedua yang diketahui dalam sistem bintang empat kali lipat.

Pada tahun 2019 para peneliti menemukan sistem bintang empat kali lipat yang unik di mana bintang-bintang berada pada sudut yang tepat terhadap piringan gas dan debu yang mengelilinginya. Planet kemungkinan akan terbentuk dari piringan protoplanet ini. Seberapa tidak biasa pemandangan dari permukaan planet dalam sistem itu?

Tim peneliti belum selesai. Mereka mengatakan bahwa mereka telah mendeteksi lebih banyak positif palsu daripada deteksi yang diperiksa dan bahwa analisis lengkap berada di luar cakupan makalah ini. “… mengingat banyaknya target yang diperiksa dan dengan asumsi banyak kandidat tambahan ternyata nyata, TESS memiliki potensi untuk meningkatkan jumlah sistem empat kali lipat gerhana yang diketahui lebih dari dua kali lipat,” tulis mereka.