Tirai Cahaya di Bintang Katai Coklat

Katai coklat. Bintang atau Planet? Kedua obyek ini jelas berbeda. Planet hanya bisa memantulkan cahaya sedangkan bintang mampu memancarkan cahayanya sendiri. Tapi ada obyek yang berada di batas antara planet dan bintang. Obyek-obyek ini sangat dingin untuk ukuran sebuah bintang.

Ilustrasi aurora di katai coklat. kredit: Chuck Carter dan Gregg Hallinan/Caltech
Ilustrasi aurora di katai coklat. kredit: Chuck Carter dan Gregg Hallinan/Caltech

Katai coklat atau dikenal sebagai bintang gagal, merupakan obyek dingin yang tidak mampu membangkitkan pembakaran hidrogen di inti seperti bintang pada umumnya. Tapi obyek ini memiliki karakter sebagai bintang. Karena itu ia diklasifikasikan sebagai katai coklat.

Di sisi lain, obyek dingin tersebut juga memiliki beberapa karakteristik sebagai planet meskipun ia terlalu masif untuk dikelompokkan sebagai planet.

Maka batasan massa juga jadi salah satu cara untuk menentukan sebuah obyek itu katai coklat atau planet raksasa. Batas massa minimum sebuah katai coklat adalah 13 massa Jupiter karena obyek dengan massa tersebut dapat melakukan pembakaran deutrium.

Akan tetapi ada yang menarik dari hasil pengamatan katai coklat yang dilakukan oleh Gregg Hallinan dari Caltech. Pengamatan dengan menggunakan teleskop radio dan teleskop optik pada bintang katai coklat yang berada 20 tahun cahaya dari Bumi memperlihatkan kejadian yang menjadikan katai coklat lebih cocok disebut planet berukuran super.

Apa itu? Para astronom ini berhasil mendeteksi aurora yang sangat kuat di kutub magnetik katai coklat.

Aktivitas magnetik yang dipertunjukkan oleh katai coklat tersebut berbeda dengan aktivitas magnetik di bintang-bintang kecil, dan lebih mirip dengan planet raksasa yang memiliki aurora yang kuat.

Seandainya kita bisa berdiri di permukaan bintang katai coklat LSR J1835 + 3259, maka kamu akan menemukan dirimu sendiri takjub melihat keindahan tirai cahaya yang ratusan bahkan ribuan kali lebih besar dan kuat dari yang pernah dideteksi di tata Surya, termasuk di Bumi. Sayangnya, kita tidak akan pernah bisa menikmati itu, karena meskipun terhitung bintang dingin, tapi temperatur katai coklat masih terlalu panas untuk kita dan gravitasinya juga sangat kuat.

Menarik sekali kan seandainya kita bisa menikmati tirai cahaya seperti itu? Tapi kehadiran tirai cahaya ini pulalah yang menghadirkan pertanyaan baru tentang batas sebuah katai coklat dan planet.

Dari mana para astronom mengetahui kehadiran aurora tersebut?

Di awal tahun 2000-an, para astronom mulai mengetahui kalau katai coklat memancarkan gelombang radio. Awalnya, diasumsikan kalau katai coklat menghasilkan gelombang radio seperti bintang pada umumnya. Gelombang radio dihasilkan ketika lapisan atmosfer yang sangat panas atau korona dipanaskan oleh aktivitas magnetik di dekat permukaan obyek. Tapi, katai coklat tidak  menghasilkan flare ataupun memancarkan partikel bermuatan seperti halnya Matahari dan bintang lainnya. Karena itu kehadiran gelombang radio di katai coklat mengejutkan para astronom.

Bintang katai coklat diketahui bisa berdenyut pada frekuensi radio. Mirip dengan denyutan planet di Tata Surya dan gelombang radio yang biasanya dipancarkan dari planet-planet itu terbentuk dari aurora. Pertanyaannya, apakah hal yang sama terjadi juga di katai coklat?

Aurora
Aurora terbentuk ketika partikel bermuatan yang dibawa oleh angin bintang memasuki magnetosfer planet. Setelah berada di magnetosfer, partikel-partikel bermuatan tersebut akan mengalami percepatan di medan magnetik kutub planet dan bertabrakan dengan atom gas di atmosfer menciptakan emisi terang yang terkait dengan aurora.

Karena itulah Hallinan dan rekan-rekannya kemudian melakukan pengamatan pada katai coklat LSRJ 1835+3259 dengan menggunakan Very Large Array (VLA) milik NRAO dan teleskop optik Hale di Palomar dan Teleskop Keck di Observatorium W. M. Keck.

Hasilnya, VLA berhasil mendeteksi denyutan terang dari gelombang radio yang muncul saat katai coklat berotasi setiap 2,48 jam.  Selain pengamatan radio, para astronom ini juga melakukan pengamatan dengan teleskop optik. Pengamatan dengan teleskop Hale di Palomar difokuskan untuk melihat apakah dalam panjang gelombang visual terjadi variasi yang sama dengan denyutan di radio. Pengamatan difokuskan pada garis emisi H alpha menunjukkan terjadinya variasi kecerlangan obyek secara berkala.

Pengamatan juga dilakukan dengan teleskop Keck untuk mengukur kecerlangan katai coklat dari waktu ke waktu. Hasil dari teleskop keck mengkonfirmasi kalau kecerlangan katai coklat LSR J1835 + 3259 lebih redup ribuan kali dari matahari dan garis emisi hidrogen yang dilihat merupakan tanda kehadiran aurora di dekat permukaan katai coklat.

Di Bumi dan planet lainnya, etika elektron bergerak spiral menuju atmosfer, emisi radio terbentuk. Dan ketika terjadi tabrakan dengan atmosfer, hidrogen terbentuk. Hal yang mirip terjadi di katai coklat, meskipun di bintang redup ini terjadi lebih intens.

Untuk kasus katai coklat, partikel bermuatan tidak bisa didorong ke magnetosfer oleh angin bintang. Tapi, tidak ada angin bintang di dekat katai coklat ini yang bisa mendorong partikel bermuatan. Mekanisme lain dimungkinkan yakni dari planet yang mengorbit si katai coklat. Jadi, ketika planet melintasi magnetosfer katai coklat, akan terbentuk arus yang kemudian menghasilkan aurora.  Akan tetapi, belum ada jawaban pasti untuk munculnya aurora di katai coklat. Setidaknya sampai pemetaan aurora di katai coklat selesai dilakukan.

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.