Katai Putih Vampir: Bintang Mati yang Menuju Kehancuran Supernova  

PUTARAN cepat dari katai putih yang "menghisap" materi bintang dari pasangan bintangnya ini dapat dijelaskan penyusutannya. Meskipun katai putih ini tidak akan meledak dalam supernova selama masa hidup kita, ia akan meledak relatif cepat dalam istilah kosmik.  

Katai putih, atau bintang mati ini, adalah pasangan padat dari bintang HD 49798, yang terletak sekitar 1.700 tahun cahaya dari Bumi dengan massa sekitar 1,5 kali massa Matahari. Astronom telah mencari objek misterius ini sejak 1997, ketika ditemukan memancarkan sinar-X. Pada 2009, teleskop sinar-X orbit milik Badan Antariksa Eropa (ESA) bernama XMM-Newton mengonfirmasi objek ini adalah katai putih, yang diberi nama RX J0648.0–4418.  

RX J0648.0–4418 memiliki massa sekitar 1,2 kali massa Matahari dan merupakan katai putih yang berputar tercepat yang pernah ditemukan, dengan waktu rotasi sekitar 13 detik sekali. Ini hampir dua kali lebih cepat dibanding katai putih tercepat kedua, LAMOST J0240+1952, yang berputar setiap 25 detik. Kecepatan putaran RX J0648.0–4418 yang begitu cepat tidak bisa dijelaskan hanya dengan aktivitas makannya.  

Analisis baru Sandro Mereghetti, peneliti dari Institut Nasional Astrofisika (INAF), mengonfirmasi kunci kecepatan katai putih vampir ini mungkin adalah fakta ia sedang menyusut.  

"Aspek paling membingungkan adalah tingkat percepatan putaran objek kompak ini. Ini sulit dijelaskan, mengingat rendahnya tingkat massa dan momentum sudut yang diakresi," kata Mereghetti kepada Space.com.  

Namun, kecepatan RX J0648.0–4418 bukan satu-satunya hal yang membuat sistem ini luar biasa. Sistem ini juga merupakan satu-satunya bintang biner pemancar sinar-X yang melibatkan katai putih yang mengikis materi bintang dari bintang sub-katai panas yang sudah sangat berkembang dan membakar helium.  

"Sistem ini sangat berbeda dari semua bintang biner sinar-X yang kita ketahui: tidak ada yang memiliki sub-katai panas yang kehilangan massa ke katai putih," kata Mereghetti. "Ini mungkin tahap singkat dalam evolusi biner, dan hal ini dapat menjelaskan kelangkaan sistem serupa."  

Vampir Kosmik 

Katai putih lahir ketika bintang dengan massa hingga sekitar delapan kali massa Matahari kehabisan pasokan bahan bakar untuk fusi nuklir di intinya. Hal ini mengakhiri aliran energi keluar yang mendukung bintang melawan gravitasinya sendiri. Inti bintang runtuh sementara lapisan luarnya membengkak dan akhirnya hilang, membawa sebagian besar massa bintang.  

Beberapa bintang seperti Matahari akan mengalami kematian yang sepi setelah proses ini, yang diperkirakan terjadi sekitar 5 miliar tahun lagi. Namun, katai putih dengan pasangan bintang dapat "hidup kembali" dengan memakan materi dari pasangan bintangnya, yang dapat meningkatkan kecepatan rotasi atau "spin up" dari katai putih tersebut.  

"Katai putih dalam sistem biner mengakresi materi dari bintang pasangan. Aliran materi ini membentuk cakram akresi di sekitar katai putih," kata Mereghetti. "Tepi dalam cakram berputar lebih cepat daripada katai putih, yang berarti materi yang menetap di permukaan katai putih menghasilkan torsi yang mempercepat putaran bintang tersebut."  

Namun, ini saja tidak cukup untuk menjelaskan bagaimana katai putih ini berputar begitu cepat.  

"Ada hubungan yang sudah dikenal antara tingkat akresi massa dan momentum sudut," tambah Mereghetti. "Artinya, dengan tingkat akresi tertentu, kita dapat memperkirakan seberapa cepat katai putih akan berputar. Tingkat akresi di HD49798 telah diperkirakan dengan baik dari luminositas sinar-X-nya, yang juga bergantung pada tingkat akresi, dan ternyata tingkat ini tidak cukup untuk menghasilkan percepatan putaran yang terukur."  

Kecepatan rotasi bintang mati ini dapat dijelaskan jika momen inersia katai putih berkurang seiring waktu akibat kontraksi katai putih. Hal serupa terjadi di Bumi ketika seorang skater yang berputar menarik lengannya ke dalam untuk berputar lebih cepat.  

"Katai putih perlahan menyusut selama jutaan tahun pertama kehidupannya," kata Mereghetti. "Ini menyebabkan perubahan momen inersia yang dapat menjelaskan percepatan putaran yang terukur pada katai putih ini."  

Sementara sistem biner katai putih lain yang telah diamati berusia miliaran tahun, sistem ini hanya berusia beberapa juta tahun. Mungkin inilah alasan mengapa para ilmuwan dapat mengamati katai putih ini saat sedang mengalami kontraksi.  

Kapan Katai Putih Ini Akan Meledak?  

RX J0648.0–4418 tidak hanya merupakan katai putih yang berputar tercepat yang pernah terdeteksi; ia juga salah satu yang paling masif yang pernah ditemukan manusia.  Hal ini berkaitan dengan perkiraan umur sistem ini.  

Sebagian besar katai putih yang ditemukan memiliki massa sekitar 0,6 kali massa Matahari. Hal ini signifikan karena berarti katai putih ini sangat dekat dengan batas Chandrasekhar sebesar 1,4 massa Matahari.  

Pada batas Chandrasekhar, sebuah bintang memiliki cukup massa untuk menjadi supernova.  

"Ada massa batas yang dapat dipertahankan oleh katai putih. Itu sekitar 1,4 massa Matahari. Katai putih dalam sistem ini sudah cukup dekat dengan batas ini, dan ia sedang mengakresi massa," kata Mereghetti. "Perhitungan teoretis memberikan perkiraan yang sedikit berbeda tentang kapan sistem ini akan menjadi supernova, tetapi semuanya kurang dari 100 ribu tahun."  

Jika ini terdengar seperti waktu yang sangat lama, memang demikian dalam istilah manusia. Namun, perlu diingat Matahari kita yang berusia paruh baya sudah berumur sekitar 4,6 miliar tahun.  

"100 ribu tahun adalah waktu yang sangat singkat dalam istilah astronomi," konfirmasi Mereghetti.  

Kehancuran supernova katai putih ini akan dipercepat oleh fakta bahwa seiring bertambahnya usia sistem ini, kecepatan di mana ia mencuri materi dari pasangan bintangnya akan meningkat akibat evolusi bintang donor atau "korban" tersebut.  

"Bintang donor sekarang berada dalam tahap evolusi pembakaran helium di mana ia memancarkan angin lemah, dari mana katai putih mengakresi materi," kata Mereghetti. "Namun, bintang pembakar helium ini akan mengembang pada akhir tahap ini, dan lapisan luarnya kemudian akan merasakan tarikan gravitasi yang jauh lebih kuat dari katai putih."  

Sebelum ledakan terjadi, masih banyak yang bisa dipelajari tentang sistem biner HD 49798/RX J0648.0–4418 ini. Mereghetti, yang merupakan bagian dari tim yang menemukan sifat sebenarnya dari sistem ini 16 tahun lalu, akan terus mengungkap misterinya.  

"Banyak aspek dari emisi sinar-X dari sistem biner ini yang belum sepenuhnya dipahami, sebagian karena keunikannya," kata Mereghetti. "Pengamatan sinar-X dengan instrumen yang lebih sensitif di masa depan akan membantu." (Space/Z-3)