Kandidat Planet KOI-3728 Ternyata Bintang Katai Putih

Teleskop Kepler tentu sudah tak asing lagi bagi para penikmat berita extrasolar planet.  Teleskop landas angkasa yang satu ini memang memberi kontribusi yang luar biasa besar bagi penemuan planet-planet di bintang lain. Setidaknya sudah 3845 kandidat planet yang berhasil ditemukan oleh Kepler dengan metode yang dikenal sebagai metode transit.

Wahana Kepler seperti detektif yang berada sangat jauh dari tersangka yang ia ikuti. Karena tak mungkin melihat langsung keberadaan tersangka maka ia pun mengamati perilaku tersangkanya. Jadi ketika Kepler bertugas maka ia pun mengamati perubahan ccahaya bintang yang meredup sesaat sebelum kemudian kembali pada kecerlangan. Dan proses ini terjadi berulang kali secara teratur. Dari sinilah Kepler bisa menduga ada planet yang mengitari si bintang.

Tapi, ada yang unik dengan kandidat Kepler, KOI-3728 (KOI = Kepler Object of Interest). Prosedur standar tidak berjalan sesuai rencana. Bintang yang diamati memang meredup seperti yang seharusnya, tapi setelah dilakukan inspeksi lebih lanjut, ternyata bintang juga mengalami peningkatan kecerlangan secara periodik. Peristiwa peningkatan kecerlangan tersebut terjadi di antara peristiwa peredupan. Apa yang sedang terjadi?

Ilustrasi bintang katai putih saat menguatkan cahaya bintang G yang merupakan bintang pasangannya. Kredit: Ethan Kruse and Eric Agol
Ilustrasi bintang katai putih saat menguatkan cahaya bintang G yang merupakan bintang pasangannya. Kredit: Ethan Kruse dan Eric Agol

Sepasang Bintang Ganda!
Dari apa yang terjadi, jelas benda yang sedang mengitari bintang KOI-3728 bukanlah sebuah planet, karena planet tidak memiliki kontribusi untuk membuat bintang mengalami peningkatan kecerlangan. Ternyata, obyek yang dilihat sedang mengitari bintang G yang berada di kelas yang sama dengan Matahari itu merupakan bintang katai putih. Bintang kompak, yang merupakan sisa atau evolusi tahap akhir dari bintang masif leluhurnya.

Peningkatan kecerlangan terjadi kala bintang katai putih melintas di depan bintang katai kuning pasangannya. Bintang katai putih yang dilihat oleh Ethan Kruse dan Eric Agol ternyata sangat masif dan memiliki medan gravitasi yang mampu membengkokkan cahaya bintang yang ia gerhanai seperti yang diprediksi oleh Einstein dalam teori relativitas umumnya.

Disini, bintang katai putih bertindak sebagai lensa yang menguatkan cahaya permukaan bintang katai kuning yang ia kitari. Sebagian cahaya dari bintang memang dihalangi oleh si bintang katai putih. Akan tetapi keberadaan si bintang katai putih sebagai lensa yang menyebabkan terjadi penguatan cahaya ternyata memberikan efek yang lebih besar. Peristiwa peredupan yang teramati, terjadi saat si bintang katai putih melintas di belakangan bintang “induk”nya atau yang kita kenal sebagai peristiwa okultasi. Pada saat itu, cahaya yang dipancarkan oleh bintang katai putih tak lagi bisa diamati.

Situasinya memang cukup unik. Pada kenyatannya, bintang ganda yang terdiri dari bintang deret utama seperti bintang G aka katai kuning yang sekelas Matahari dan bintang katai putih bukan sesuatu yang langka. Tapi, pasangan ini termasuk langka karena sinyal penguatannya sangat kuat. Semakin jauh bintang induk dan bintang katai putih, penguatan cahaya juga semakin meningkat.

Bintang katai putih KOI-3728 diketahui memiliki jarak hanya 0,45 AU dengan periode orbit 88 hari. Hampir sama dengan jarak terjauh planet Merkurius dari Matahari (aphelion) dan juga periode orbit planet terdekat matahari. Untuk pasangan bintang ganda, separasi antar kedua bintang biasanya lebih kecil lagi dan untuk bintang ganda yang memiliki periode kurang dari 16 hari, peristiwa penguatan lebih lemah dibanding peredupan, sehingga kurva cahaya yang dihasilkan pun akan tampak seperti kurva cahaya transit pada umumnya. Sedangkan, untuk sistem yang memiliki separasi besar, pada dasarnya tidak mengalami transit. Dan fenomena transit pada bintang ganda dengan periode lebih dari 16 hari baru pertama kali teramati pada KOI-3728.

Karakteristik Bintang Katai Putih
Dari hasil pengukuran pada peristiwa penguatan, diketahui massa bintang katai putih yang tadinya dikira planet itu 0,63 massa Matahari dengan ukuran hanya 0,012 ukuran Matahari. Temperatur permukaan si bintang katai putih juga hampir 2 kali suhu bintang katai kuning pasangannya yakni 9960 K. Dan bintang katai kuning pasangannya yang mirip Matahari memiliki temperatur normal bintang-bintang di kelas G yakni 5570K.

Kedua bintang ganda tersebut juga bisa diketahui usianya. Bintang G atau katai kuning merupakan bintang yang sedang di deret utama sedangkan katai putih jelas jauh lebih tua karena ia merupakan bintang yang sudah masuk tahap akhir evolusi. Bintang G bisa diketahui usianya dari periode rotasinya karena semakin tua usia sebuah bintang maka semakin lambat pula rotasinya. Hasil perhitungan menunjukkan kalau si bintang induk yang mirip Matahari itu sudah berusia 890 juta tahun.

Sedangkan untuk bintang pasangan yakni bintang katai putih, sebelum memasuki tahap akhir sebagai bintang dingin, ia merupakan bintang panas yang kemudian menjadi dingin seiring waktu. Dari temperatur, para astronom kemudian menentukan usia bintang selama berada di tahap katai putih dan menemukan usianya 660 juta tahun. Untuk bisa mengetahui usia total si bintang katai putih, perlu diketahui juga berapa lama ia berada di tahap kehidupan sebelumnya. Hasil perhitungan memperkirakan bintang leluhur si katai putih berusia berusia 960 juta tahun. Jadi total usia bintang katai putih adalah 1,6 milyar tahun.

Ada hal menarik lain pada sistem bintang ini. Keduanya diperkirakan terbentuk bersamaan. Tapi dari usia, tampaknya ada kontradiksi. Bagaimana mungkin perbedaan sedemikian besar bisa terbentuk bersama?

Skenario yang bisa menjelaskannya terletak pada interaksi kedua bintang ganda tersebut. Sistem ini terbentuk sebagai bintang ganda bersama-sama. Akan tetapi saat bintang leluhur katai putih memasuki tahap raksasa merah di akhir masa hidupnya, ia mentransfer sebagian massanya ke bintang pasangan. Akibat dari pertambahan massa, bintang G mengalami percepatan rotasi sehingga ia tampak awet muda.

Pengamatan lanjutan untuk sistem ini diharapkan akan dapat mengungkap lebih banyak misteri yang ada di sana. Pengukuran efek Doppler dari goyangan bintang G dari waktu ke waktu akan memberikan estimasi untuk memperoleh pengukuran massa bintang seperti yang dilakukan pada pengamatan kecepatan radial untuk exoplanet. Selain itu, spektrum bintang G juga diharapkan dapat digunakan untuk mengungkap keberadaan elemen yang diproduksi oleh bintang leluhur si katai putih yang diberikan ke bintang G saat berada dalam tahap raksasa merah.

_____

Sumber: Astrobites: Kepler Discovers a Self-Lensing Star System oleh Nick Ballering yang ditulis berdasarkan makalah: KOI-3278: A Self-Lensing Binary Star System oleh Ethan Kruse dan Eric Agol

 

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.