Foto Bintang Wolf-Rayets yang Bikin Astronom Garuk-garuk Kepala

Peter Tuthill, University of Sydney

Pada Juli 2022, sebuah foto baru yang membingungkan dari sebuah sistem bintang ekstrem yang dikelilingi oleh anak tangga geometris konsentris yang aneh membuat para astronom menggaruk-garuk kepala. Foto yang tampak seperti "sidik jari kosmik" ini diambil oleh James Webb Space Telescope, observatorium terbaru milik NASA.

Internet segera dipenuhi dengan teori dan spekulasi. Beberapa orang di dunia maya bahkan mengklaimnya sebagai bukti "megastruktur alien" yang tidak diketahui asalnya.

Untungnya, tim kami di University of Sydney telah mempelajari bintang ini, yang dikenal sebagai WR140, selama lebih dari 20 tahun - jadi kami berada dalam posisi yang tepat untuk menggunakan fisika dalam menginterpretasikan apa yang kami lihat.

Model kami, yang diterbitkan di Nature, menjelaskan proses aneh yang membuat bintang tersebut menghasilkan pola cincin yang menyilaukan seperti yang terlihat di foto Webb (yang sekarang diterbitkan di Nature Astronomy).

Rahasia WR140

WR140 disebut sebagai bintang Wolf-Rayet. Bintang ini merupakan salah satu bintang paling ekstrem yang pernah diketahui. Dalam sebuah tampilan yang langka tapi indah, bintang ini terkadang memancarkan gumpalan debu ke angkasa yang luasnya ratusan kali lipat dari luas Tata Surya.

Medan radiasi di sekeliling bintang Wolf-Rayet sangat kuat, sehingga debu dan angin tersapu ke arah luar dengan kecepatan ribuan kilometer per detik, atau sekitar 1% kecepatan cahaya. Meskipun semua bintang memiliki angin bintang, angin bintang yang sangat kencang ini mendorong sesuatu yang lebih mirip badai bintang.

Angin ini mengandung elemen-elemen seperti karbon yang mengalir membentuk debu.

WR140 merupakan salah satu dari beberapa bintang Wolf-Rayet berdebu yang ditemukan dalam sistem bintang ganda. Bintang ini mengitari bintang lain yang merupakan bintang maharaksasa biru masif yang juga memiliki angin ganas.

Hanya ada beberapa sistem seperti WR140 yang diketahui di seluruh galaksi kita, tapi beberapa sistem yang terpilih ini memberikan hadiah yang paling tak terduga dan indah bagi para astronom. Debu tidak langsung keluar dari bintang dan membentuk bola kabur seperti yang diduga, melainkan terbentuk di area berbentuk kerucut di mana angin dari kedua bintang bertabrakan.

Karena bintang ganda itu bergerak pada orbitnya secara konstan, maka bagian depan tumbukan ini juga harus berotasi. Bulu jelaga kemudian secara alamiah akan melingkar membentuk spiral, seperti halnya semburan air dari alat penyiram taman yang berputar.

Akan tetapi, WR140 memiliki beberapa trik lain yang membuat tampilannya semakin kaya akan kompleksitas. Kedua bintang tidak berada pada orbit melingkar melainkan elips, dan lebih jauh lagi, produksi debu menyala dan padam secara episodik saat bintang ganda mendekati dan meninggalkan titik terdekat.

Model yang nyaris sempurna

Dengan memodelkan semua efek ini ke dalam geometri tiga dimensi dari gumpalan debu, tim kami melacak lokasi fitur debu dalam ruang tiga dimensi.