Formasi dan evolusi dari bintang-bintang secara individual di dalam sebuah galasi membentuk evolusi dari galaksi itu sendiri. BIntang dan sisa-sisa bintang menyusun sebagian besar massa suatu galaksi. Dalam galaksi Bima Sakti (Milky Way's) pada bagian piringan dan juga tonjolan, bintang dan sisa-sisa bintang yang telah mati menyusun sekitar 85% dari massa barionik.
Para astronom bekerja dengan Initial Mass Function (IMF) galaksi—yaitu distribusi probabilitas dari bintang-bintang dengan berbagai massa yang terbentuk di dalam suatu galaksi—untuk memahami galaksi itu sendiri. Mereka ingin memahami seberapa universal (seragam) fungsi tersebut dari satu galaksi ke galaksi lainnya. IMF (Fungsi Massa Awal) itu penting karena saat sebuah bintang terbentuk, massa awalnya menentukan seluruh perjalanan hidupnya. Jadi, IMF merupakan penghubung penting antara fisika bintang (stellar physics) dan evolusi galaksi. Namun, untuk memahami IMF, kita perlu mengamati banyak sekali bintang secara individual di dalam suatu galaksi.
Untuk membuat kemajuan dalam memahami IMF, para astronom harus dapat mengamati bintang-bintang individu di galaksi lain secara akurat—bukan hanya bintang yang paling terang atau paling mudah terlihat, melainkan sampel yang representatif dari seluruh populasi bintang, termasuk yang redup. Dan itu tidak mudah. Para astronom juga membutuhkan cara untuk menentukan bintang mana yang sebenarnya merupakan sistem bintang ganda (binary stars).
Dari perspektif ini, target terbaik adalah galaksi-galaksi terdekat, dan teleskop luar angkasa terbaik kita, JWST (James Webb Space Telescope), adalah alat terbaik untuk mengamatinya. Inilah alasan mengapa Small Magellanic Cloud (SMC) menjadi target pengamatan yang sangat penting. Penelitian baru di jurnal Astronomy & Astrophysics mengatasi masalah pemisahan/mendeteksi bintang ganda (binary stars) di SMC. Berjudul "The Small Magellanic Cloud through the lens of the James Webb Space Telescope: Binaries and the mass function in the galaxy's outskirts" (Awan Magellan Kecil melalui Lensa Teleskop Luar Angkasa James Webb: Bintang Ganda dan Fungsi Massa di Pinggiran Galaksi), penulis utamanya adalah Maria Legnardi, seorang mahasiswa S3 di Universitas Padua, Italia.
"Fungsi massa awal bintang (stellar initial mass function / IMF) dan fraksi sistem bintang ganda merupakan komponen mendasar yang mengatur pembentukan dan evolusi galaksi," tulis para penulis. Salah satu pertanyaan besar dalam astrofisika adalah apakah IMF bersifat universal (seragam) atau berbeda dari satu lingkungan ke lingkungan lainnya. Jika berbeda, faktor-faktor apa saja yang mengaturnya? "Galaksi kerdil seperti Small Magellanic Cloud (SMC), dengan tingkat metalisitasnya yang rendah dan wilayah pembentukan bintangnya yang tersebar (diffuse), menawarkan laboratorium yang sangat penting untuk menjawab masalah ini," jelas para penulis. "Jaraknya yang dekat, tingkat kepunahan latar depan (foreground extinction) yang rendah, serta tingkat kepadatan bintang (crowding) yang relatif rendah dibandingkan galaksi-galaksi yang lebih masif, memungkinkan kita untuk memisahkan/mengamati bintang-bintang individu dalam rentang massa yang luas—mulai dari bintang deret utama (main sequence) bermassa rendah hingga bintang raksasa yang telah berevolusi (evolved giants)."
IMF dan fraksi bintang ganda dalam suatu galaksi memengaruhi bagaimana sistem bintang berevolusi serta berapa banyak supernova yang meledak. Faktor-faktor ini juga memengaruhi pengayaan unsur kimia (chemical enrichment) dan berapa banyak objek eksotis seperti blue stragglers, bintang ganda sinar-X (X-ray binaries), serta sumber gelombang gravitasi (gravitational-wave sources) yang terbentuk. "Meskipun sangat penting, baik IMF maupun fraksi bintang ganda masih belum terpetakan dengan pasti (poorly constrained) di galaksi-galaksi luar, terutama pada populasi lapangan (field populations) di sistem bermassa rendah seperti SMC," tulis para penulis.
Para peneliti menggunakan fotometri mendalam (deep photometry) JWST terhadap bintang-bintang di SMC untuk menentukan fraksi sistem bintang ganda (binari) yang tak terpisahkan.
Bintang ganda yang tak terpisahkan dapat mengotori diagram warna-magnitudo (CMD) karena mereka terlihat seperti bintang tunggal saat kedua bintang memiliki massa yang serupa. Hal tersebut, pada gilirannya, menyebabkan pemahaman yang salah tentang IMF (Fungsi Massa Awal). JWST memang tidak dapat memisahkan secara visual bintang-bintang individu dalam suatu sistem ganda, tetapi informasi tersebut dapat diekstraksi dari diagram warna-magnitudo (CMD) milik JWST.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sekitar 14% bintang di wilayah SMC memiliki pasangan bintang ganda (binary companion) yang massanya setidaknya 60% dari massa bintang utamanya. Ini merupakan batas bawah (lower limit), namun memang itulah keterbatasan dari metode ini.
Hal yang sangat penting adalah bagaimana hasil ini dibandingkan dengan pengukuran fraksi bintang ganda di galaksi-galaksi lain. Angka 14% tersebut secara statistik setara dengan apa yang ditemukan pada gugus terbuka (open clusters) di Bima Sakti yang memiliki usia dan tingkat metalisitas (metallicity) serupa. Angka ini juga mirip dengan fraksi bintang ganda pada bintang-bintang lapangan (field stars) di Bima Sakti.
Jadi, meskipun metalisitas SMC lima kali lebih rendah daripada Bima Sakti, dan meskipun kerapatan bintang SMC jauh lebih rendah serta bintang-bintangnya memiliki sejarah pembentukan yang berbeda, fraksi bintang ganda di SMC dan Bima Sakti ternyata sama.
Fraksi bintang ganda yang terukur untuk wilayah SMC dalam penelitian ini sebanding dengan apa yang diamati pada gugus terbuka galaksi (galactic open clusters) dengan usia yang serupa," tulis para penulis. "Lebih lanjut, hasil kami untuk wilayah SMC ini konsisten dengan total fraksi bintang ganda yang terukur pada bintang-bintang lapangan (field stars) Bima Sakti yang memiliki massa bintang utama (primary masses) serupa
Hasil-hasil ini sesuai dengan tren umum dalam fraksi bintang ganda. Fraksi ini cenderung lebih tinggi di lingkungan berkepadatan rendah karena lebih sedikit terjadi interaksi dinamika antarbintang yang dapat memisahkan pasangan bintang ganda. Sebaliknya, pada gugus bola (globular clusters) yang memiliki kerapatan bintang lebih tinggi, gangguan terhadap bintang ganda terjadi lebih sering, sehingga menghasilkan fraksi bintang ganda yang lebih rendah.
"Perbandingan ini menunjukkan bahwa pembentukan bintang ganda serta proses evolusinya di lingkungan berkepadatan rendah seperti SMC menyerupai proses yang terjadi pada gugus terbuka (Galactic OCs) dan populasi bintang lapangan di Galaksi Bima Sakti. Hal ini mendukung gagasan bahwa kerapatan lingkungan dan interaksi dinamika memegang peran kunci dalam membentuk fraksi bintang ganda di berbagai sistem bintang yang berbeda," jelas para penulis
Hasil-hasil ini juga menunjukkan bagaimana faktor lingkungan dapat membentuk IMF (Initial Mass Function / Fungsi Massa Awal) sekaligus memicu tantangan terhadap sifat universalitas dari IMF tersebut.
"Hal ini menunjukkan bahwa kondisi lingkungan seperti metalisitas, suhu, dan kerapatan gas memengaruhi fragmentasi awan molekul serta distribusi massa bintang yang dihasilkannya," tulis para penulis. "Variasi semacam itu menantang universalitas IMF dan membawa konsekuensi penting bagi evolusi kimia, umpan balik (feedback), serta sejarah dinamika dari galaksi kerdil seperti SMC," pangkas para peneliti.
Komentar
Posting Komentar