Teleskop Luar Angkasa James Webb Mengungkap Rahasia Protoplanetari di Sekitar Bintang Muda

PARA astronom memperoleh gambaran yang lebih rinci menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), tentang "pancake" gas dan debu yang turbulen di sekitar bintang muda, yang memberi mereka makanan dan memfasilitasi pertumbuhannya sebelum kelahiran planet.

JWST mengumpulkan detail baru tentang aliran gas yang dikenal sebagai "angin perubahan" yang bertiup melalui cakram protoplanetari ini, membentuk bentuknya. Dalam proses ini, teleskop luar angkasa yang kuat ini melihat bukti untuk mekanisme yang telah lama dihipotesiskan yang memungkinkan bintang muda mengumpulkan materi dari cakram yang dibutuhkan untuk tumbuh.

Sebuah tim yang dipimpin astronom dari Universitas Arizona mengumpulkan pengamatan dari empat sistem cakram protoplanetari, semuanya tampak sejajar saat dilihat dari Bumi. Ini merupakan pandangan paling komprehensif tentang kekuatan yang membentuk cakram protoplanetari, menawarkan gambaran tentang bagaimana tata surya kita dan matahari muda terlihat sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu, sebelum pembentukan Bumi dan planet lainnya.

Baca juga : Astronom Temukan Lubang Hitam Purba Tertua, Berusia Miliaran Tahun

"Pengamatan kami sangat menunjukkan bahwa kami telah memperoleh gambar pertama yang rinci tentang angin yang dapat menghilangkan momentum sudut dan memecahkan masalah lama tentang bagaimana bintang dan sistem planet terbentuk," kata pemimpin tim Ilaria Pascucci dari Laboratorium Bulan dan Planet Universitas Arizona dalam sebuah pernyataan.

"Bagaimana bintang mengakresi massa memiliki pengaruh besar pada bagaimana cakram di sekitarnya berkembang seiring waktu, termasuk cara planet terbentuk kemudian," kata Pascucci. 

"Cara spesifik di mana ini terjadi belum dipahami, tetapi kami berpikir bahwa angin yang didorong oleh medan magnet di sebagian besar permukaan cakram dapat memainkan peran yang sangat penting."

Baca juga : Begini Cara Kerja Teleskop James Webb Melihat Masa Lalu Alam Semesta

Melacak angin perubahan di sekitar bintang muda

Diperkirakan di dalam bagian kosmos yang dapat dilihat manusia, sekitar 3.000 bintang lahir setiap detik. Dalam masa kecilnya, tubuh bintang ini disebut "protostar," dan mereka dikelilingi oleh cocoon prenatal gas dan debu, dari mana mereka terbentuk.

Seiring waktu, awan ini mengempis saat berputar di sekitar protostar, yang mengambil makanan dari awan tersebut untuk mengumpulkan cukup massa untuk memulai fusi hidrogen menjadi helium di intinya. Proses ini mendefinisikan apa yang disebut bintang urutan utama atau bintang "dewasa."

Namun, agar protostar dapat memberi makan dan tumbuh, gas yang berputar di sekitarnya harus kehilangan momentum sudut. Jika tidak, gas tersebut akan terus berputar di sekitar protostar selamanya, terjebak dan tidak pernah jatuh ke permukaannya.

Baca juga : Teleskop Webb Tangkap Gambar Menakjubkan dari Nebula Orion

Meskipun proses ini harus umum terjadi di kosmos, para ilmuwan kesulitan memahami mekanisme di balik kehilangan inersia tersebut. Salah satu saran yang baru-baru ini mendapatkan dukungan adalah bahwa angin yang dipicu oleh magnetisme yang mengalir melalui cakram protoplanetari dapat menyalurkan gas dari permukaannya, membawa pergi momentum sudut.

Anggota tim, Tracy Beck, seorang peneliti di Institut Ilmu Teleskop Luar Angkasa NASA, menunjukkan bahwa karena mekanisme lain juga bekerja menghasilkan angin di cakram protoplanetari, penting bagi tim untuk membedakan antara proses-proses ini.

Misalnya, medan magnet dari protostar menciptakan "angin-X" yang mendorong material keluar dari tepi dalam cakram protoplanetari. Sementara itu, radiasi intens dari bintang muda memancarkan material di bagian luar cakram, menyebabkan erosi dan menciptakan "angin termal." Angin terakhir ini bergerak dengan kecepatan lebih lambat dibandingkan angin-X, yang dapat bergerak puluhan mil per detik.

Baca juga : Wow, Teleskop Webb NASA Berhasil Menangkap Penampakan Nebula Tarantula

Selain lebih cepat, angin-X muncul lebih jauh dari protostar pusat dibandingkan angin termal. Angin-X juga mampu menjangkau lebih jauh di atas cakram dibandingkan angin termal, mencapai jarak yang setara dengan ratusan kali jarak antara Bumi dan matahari.

Untungnya, sensitivitas luar biasa dan resolusi tinggi dari visi inframerah JWST sangat cocok untuk membedakan antara angin yang didorong oleh medan magnet, angin termal, dan angin-X yang berhembus di sekitar protostar.

Teleskop luar angkasa senilai US$10 miliar ini dibantu dalam penelitian oleh pemilihan tim terhadap sistem protostar yang sejajar saat dilihat dari Bumi. Orientasi itu berarti debu dan gas di dalam cakram protoplanetari bertindak sebagai pelindung alami, memblokir cahaya bintang dari protostar, mencegah JWST dari kebutaan, dan memungkinkan untuk membedakan antara angin.

Tanpa halangan ini, tim mampu menggunakan Spektrograf Inframerah Dekat JWST (NIRSpec) untuk melacak atom dan molekul yang berbeda saat mereka bergerak di cakram protoplanetari ini. Menggunakan Unit Bidang Integral (IFU) dari NIRSpec kemudian memungkinkan mereka membangun gambar 3D yang rumit dari struktur jet sentral dalam selubung berbentuk kerucut dari angin cakram. Selubung ini terstruktur seperti bawang, terdiri dari lapisan-lapisan yang berasal dari radius yang semakin besar di dalam cakram.

Tim ini menemukan lubang pusat yang jelas di dalam kerucut-kerucut ini yang terbentuk oleh angin di masing-masing dari empat cakram protoplanetari.

Para peneliti kini bertujuan untuk mempelajari cakram protoplanetari lainnya dalam upaya untuk menemukan apakah lubang-lubang ini umum. Mereka kemudian dapat berusaha menentukan peran apa yang mungkin mereka mainkan dalam memberi makan bintang muda.

"Kami percaya bahwa lubang-lubang ini mungkin umum, tetapi dengan hanya empat objek, agak sulit untuk mengatakan," kesimpulan Pascucci. "Kami ingin mendapatkan sampel yang lebih besar dengan JWST dan kemudian juga melihat apakah kami dapat mendeteksi perubahan dalam angin ini seiring bintang berkumpul dan planet terbentuk." (Space/Z-3)