Bagaimana bintang masif dalam sistem biner berubah menjadi pabrik karbon

Prize oke punya Keluaran SGP 2020 – 2021.

Lain kali Anda berterima kasih kepada bintang keberuntungan Anda, Anda mungkin ingin memberkati binari. Perhitungan baru menunjukkan bahwa bintang masif yang lapisan luarnya terkoyak oleh bintang pendamping akhirnya melepaskan lebih banyak karbon daripada jika bintang itu terlahir sebagai penyendiri.

“Bintang itu menghasilkan karbon sekitar dua kali lebih banyak daripada yang dihasilkan oleh satu bintang,” kata Rob Farmer, astrofisikawan di Institut Max Planck untuk Astrofisika di Garching, Jerman.

Semua kehidupan di Bumi didasarkan pada karbon, unsur paling melimpah keempat di alam semesta, setelah hidrogen, helium, dan oksigen. Seperti hampir setiap unsur kimia yang lebih berat dari helium, karbon terbentuk di bintang-bintang (SN: 2/12/21). Untuk banyak elemen, para astronom telah mampu menemukan sumber utamanya. Misalnya, oksigen hampir seluruhnya berasal dari bintang masif, yang sebagian besar meledak, sedangkan nitrogen sebagian besar dibuat di bintang bermassa lebih rendah, yang tidak meledak. Sebaliknya, karbon muncul baik di bintang masif dan bermassa lebih rendah. Para astronom ingin tahu persis jenis bintang mana yang membentuk bagian terbesar dari elemen vital ini.

Farmer dan rekan-rekannya melihat secara khusus bintang masif, yang setidaknya delapan kali lebih berat dari matahari, dan menghitung bagaimana mereka berperilaku dengan dan tanpa pasangan. Reaksi nuklir di inti bintang masif pertama-tama mengubah hidrogen menjadi helium. Ketika inti kehabisan hidrogen, bintang mengembang, dan segera inti mulai mengubah helium menjadi karbon.

Tapi bintang masif biasanya memiliki bintang pendamping, menambahkan twist pada alur cerita: Ketika bintang mengembang, gravitasi pendamping dapat merobek selubung luar bintang yang lebih besar, memperlihatkan inti helium. Itu memungkinkan karbon yang baru dicetak mengalir ke luar angkasa melalui aliran partikel.

“Di bintang-bintang yang sangat masif ini, anginnya cukup kencang,” kata Farmer. Misalnya, perhitungan timnya menunjukkan bahwa angin dari sebuah bintang yang lahir 40 kali lebih besar dari matahari dengan pendamping dekatnya menyemburkan 1,1 massa karbon matahari sebelum mati. Sebagai perbandingan, sebuah bintang tunggal yang lahir dengan massa yang sama hanya mengeluarkan karbon senilai 0,2 massa matahari, para peneliti melaporkan dalam sebuah makalah yang dikirimkan ke arXiv.org 8 Oktober dan di press di the Jurnal Astrofisika.

Jika bintang masif itu kemudian meledak, ia juga bisa mengungguli supernova dari bintang masif solo. Itu karena, ketika bintang pendamping menghilangkan selubung bintang masif, inti helium menyusut. Kontraksi ini meninggalkan beberapa karbon di belakang, di luar inti. Akibatnya, reaksi nuklir tidak dapat mengubah karbon itu menjadi elemen yang lebih berat seperti oksigen, meninggalkan lebih banyak karbon yang dibuang ke luar angkasa oleh ledakan. Seandainya bintang itu tunggal, intinya akan menghancurkan banyak karbon itu.

Dengan menganalisis output dari bintang masif dengan massa yang berbeda, tim Farmer menyimpulkan bahwa rata-rata bintang masif dalam biner mengeluarkan 1,4 hingga 2,6 kali lebih banyak karbon melalui angin dan ledakan supernova dibandingkan bintang masif rata-rata yang tunggal.

Mengingat berapa banyak bintang masif dalam biner, astronom Stan Woosley mengatakan menekankan evolusi bintang biner, seperti yang telah dilakukan para peneliti, sangat membantu dalam menentukan asal usul elemen penting. Tapi “Saya pikir mereka membuat klaim yang terlalu kuat berdasarkan model yang mungkin sensitif terhadap fisika yang tidak pasti,” kata Woosley, dari University of California, Santa Cruz. Secara khusus, katanya, tingkat kehilangan massa untuk bintang masif tidak cukup diketahui untuk menegaskan perbedaan spesifik dalam produksi karbon antara bintang tunggal dan biner.

Petani mengakui ketidakpastian, tetapi “gambaran keseluruhannya bagus,” katanya. “Biner menghasilkan lebih banyak [carbon].”

Related posts