BINTANG BERDENYUT MEMBONGKAR PASANGAN YANG TAK TERLIHAT

Lubang hitam dan bintang neutron yang tidak sedang menelan materi hampir mustahil dilihat secara langsung. Salah satu cara menemukannya adalah mengamati bintang tampak yang mengorbit bersama mereka. Para astronom telah menemukan semakin banyak kandidat “tidur” semacam itu dengan cara ini, catat makalah ini, dan rentang massa antara bintang neutron terberat dan lubang hitam teringan masih jarang teramati.

TIC 160582982 menawarkan jalan yang tidak biasa: bintang itu sendiri adalah sebuah jam.

Bintang yang menjaga waktu

TIC 160582982 adalah bintang δ Scuti: bintang panas bertipe A yang berotasi cepat dan bergetar dalam banyak mode tekanan sekaligus. Sebuah tim yang dipimpin Chenglong Lv, dari Observatorium Astronomi Xinjiang, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, dan Institut Astrofisika Andalusia di Granada, menganalisis sekitar 352 hari pengukuran dari teleskop antariksa TESS dan mengekstrak 128 frekuensi dari cahayanya yang berkelip.

Ketika bintang seperti ini mengorbit sebuah pendamping, kadang ia sedikit lebih jauh dari kita, kadang sedikit lebih dekat. Cahayanya butuh waktu lebih lama, lalu lebih singkat, untuk tiba — sehingga denyutnya tampak bergeser lebih awal dan terlambat dalam siklus yang teratur. Mengukur pergeseran itu menelusuri orbitnya. Ini disebut modulasi fase.

Orbit 89 hari dengan pasangan yang berat

Enam denyut yang stabil, dipakai bersama sebagai jam, memberikan jawaban yang konsisten:

• Periode orbit: 89,29 ± 0,19 hari, pada orbit yang sangat lonjong (eksentrisitas 0,54).
• Ukuran proyeksi orbit bintang tampak (sumbu semi-mayornya) sekitar 146 detik cahaya, atau 0,29 satuan astronomi.
• “Fungsi massa” yang dihasilkan, gabungan kedua massa, adalah 0,416 massa Matahari — besar untuk bintang jenis ini.

Metode kedua yang independen, berdasarkan puncak samping yang diciptakan orbit di sekitar dua denyut terkuat, memberikan orbit yang sama: 89,36 hari.

Bintang tampak itu bermassa sekitar 1,93 massa Matahari, berjarak sekitar 263 parsek, dan bersinar 37,6 kali lebih terang daripada Matahari. Digabung dengan orbitnya, ini berarti pendampingnya bermassa sedikitnya sekitar 1,8 massa Matahari — nilai minimum, yang tercapai jika kita melihat orbitnya tepat dari samping. Jika pendampingnya bintang biasa, perkiraan terbaiknya sekitar 2,2 massa Matahari.

Cahaya yang hilang

Bintang biasa semasif itu seharusnya mudah terlihat. Tim menghitung berapa banyak cahaya yang akan ditambahkannya: untuk pendamping bermassa 1,70 hingga 1,86 massa Matahari, sekitar 18 hingga 26% cahaya sistem pada pita tampak dan inframerah; pada 2,3 massa Matahari, sekitar 43%.

Namun cahaya sistem, yang diukur dari pita tampak hingga inframerah tengah, sangat cocok dengan satu bintang tipe A saja, tanpa kelebihan inframerah. Spektrum arsip juga tidak menunjukkan set garis kedua yang jelas, meskipun rotasi cepat bintang itu mengaburkan garis-garisnya. Karena itu, pendamping tunggal yang biasa “sangat tidak didukung”, tulis para penulis.

Tersisa dua tersangka

Tersisa dua penjelasan, dan data yang ada belum dapat membedakannya:

1. Pasangan tersembunyi. Pendamping itu sendiri bisa berupa sepasang bintang rapat, misalnya dua bintang yang masing-masing sekitar 0,9 massa Matahari. Bersama-sama mereka akan menyediakan massa yang dibutuhkan sambil hanya menambahkan sekitar 4% cahaya tampak dan 8 hingga 9% pada inframerah.
2. Bintang mati. Sisa padat — bintang neutron atau bahkan lubang hitam bermassa bintang — akan menambahkan sedikit cahaya atau tidak sama sekali.

Tim juga menemukan sinyal yang lebih lambat, berulang setiap 0,544 hari, yang kekuatannya naik turun mengikuti orbit, memuncak di dekat titik terdekat kedua benda. Sinyal itu mungkin denyut yang terganggu oleh pasang surut dari orbit yang eksentrik, tetapi para penulis hanya menggolongkannya sebagai kandidat.

Spektrum sepanjang satu orbit penuh

Uji yang menentukan adalah spektroskopi: spektrum resolusi tinggi yang diambil berulang kali sepanjang satu orbit penuh 89 hari akan memeriksa orbit secara independen dan mencari garis-garis samar yang bergerak bersama sebuah pendamping atau bersama dua bintang dari pasangan tersembunyi. Pengukuran mendatang dari observatorium antariksa Gaia, yang semestinya dapat melihat bintang itu bergoyang sekitar seperseribu detik busur, dapat memastikan kemiringan orbit dan massa total pendamping.

Menurut halaman arXiv, makalah ini telah diterima oleh The Astrophysical Journal; versi yang dibaca di sini adalah naskah para penulis.