PLANET YANG LAHIR DARI ABU BINTANGNYA — The Knowledge Frontier

Ketika bintang seperti Matahari kehabisan bahan bakar, ia mengembang menjadi raksasa, menghembuskan lapisan luarnya ke antariksa, dan meninggalkan katai putih: inti padat yang mendingin perlahan. Banyak katai putih menunjukkan unsur berat di atmosfernya yang semestinya tenggelam tak terlihat dalam hitungan hari. Penjelasannya kini sudah mapan: katai putih itu menelan puing benda-benda planet yang hancur. Puing itu bervariasi, tetapi secara keseluruhan mirip batuan di Tata Surya kita sendiri.

Planet biasanya terbentuk bersamaan dengan bintangnya, di dalam piringan gas dan debu di sekelilingnya. Inilah planet generasi pertama. Secara prinsip, sebuah planet juga bisa terbentuk setelah bintangnya mati, dari materi yang dilontarkan bintang itu. Planet di sekitar pulsar umumnya dianggap termasuk generasi kedua ini. Belum ada satu pun yang teridentifikasi di sekitar katai putih.

Seratus garis yang tak terjelaskan

HS 0209+0832 adalah katai putih yang panas dan muda, dengan suhu permukaan sekitar 35.800 derajat dan baru sekitar 5 juta tahun mendingin, kira-kira 82,6 parsek dari kita. Bintang ini sudah lama dianggap aneh. Atmosfer hidrogennya mengandung sekitar 1% helium, yang pada suhu ini semestinya tenggelam dalam hitungan bulan. Dan spektrum ultraungu yang diambil Teleskop Antariksa Hubble pada 1999 menunjukkan karbon, aluminium, silikon, kalsium, titanium, nikel, dan seng — ditambah sekitar seratus garis yang tak bisa diidentifikasi siapa pun.

Jamie Williams, Boris Gänsicke, dan rekan-rekan dari University of Warwick serta delapan lembaga lain menganalisis ulang spektrum arsip itu dari Hubble, dari satelit ultraungu FUSE, dan dari Very Large Telescope. Dengan data atom terbaru, sebagian besar garis misterius itu ternyata tembaga dan niobium — 62 garis dari niobium saja. Tak satu pun dari 33 katai putih panas lain yang tercemar dan diamati FUSE menunjukkan niobium.

Kaya logam langka, miskin batuan

Tim kemudian menghitung apa yang jatuh ke bintang itu. Sebagian unsur tertahan sebagian oleh cahaya bintang itu sendiri, yang menyulitkan perhitungan, sehingga mereka berfokus pada unsur yang tidak tertahan. Hasilnya tidak cocok dengan katai putih mana pun yang dikenal maupun meteorit mana pun:

Unsur yang lebih berat dari besi — seng, tembaga, niobium — sangat diperkaya. Relatif terhadap kalsium, niobium lebih dari seribu kali lebih melimpah daripada di Matahari.
Besi tidak terdeteksi, dan silikon hanya muncul dalam jumlah renik, padahal keduanya menyusun sekitar 48% massa Bumi. Nikel lebih dari dua kali lipat besi, sedangkan di Bumi nikel hanya sekitar 5% dari besi.
Nitrogen, oksigen, fosfor, dan belerang langka: ini bukan komet es.

Sidik jari bintang yang sekarat

Bintang raksasa menjelang akhir hidupnya menghasilkan sebagian besar unsur di alam semesta yang dibentuk melalui penangkapan neutron lambat, “proses-s” — niobium salah satunya. Dengan 138 model bintang semacam itu, para penulis menunjukkan bahwa angin bintang-bintang itu bisa diperkaya hingga seratus kali lipat dalam niobium dan stronsium, sedang dalam nikel, tembaga, dan seng, dan sama sekali tidak dalam besi atau silikon.

Skenario mereka: sebuah pendamping dekat dari bintang asal tertelan selama fase raksasanya. Selubung bintang terlontar dan membentuk piringan yang kaya unsur proses-s, tempat sebuah planet raksasa kemudian tumbuh, dekat dengan katai putih yang baru lahir. Sebaliknya, pada planet biasa, tidak ada proses yang dikenal yang bisa menghasilkan niobium sebanyak ini: di antara 100 bintang dengan niobium terukur, rasio tertinggi terhadap kalsium lebih dari 200 kali lebih rendah daripada di sini.

Planet yang tertangkap sedang menguap

Helium juga berdatangan, dan benda berbatu tidak memasok helium. Para penulis menyimpulkan bahwa katai putih itu kemungkinan besar sedang memakan atmosfer yang lepas dari sebuah planet raksasa yang dipanaskan oleh cahaya ultraungunya yang intens.

Data dari satelit TESS milik NASA menambahkan petunjuk: kecerlangan sistem ini bervariasi sebesar 0,12% dengan periode 4,4 hari, jauh lebih lambat daripada putaran katai putih pada umumnya. Hal itu cocok dengan planet yang mengorbit pada jarak 0,044 satuan astronomi. Dua tafsiran diajukan: siklus siang–malam sebuah planet raksasa muda yang masih panas dengan sisi siang yang berkabut, atau ekor mirip komet dari gas yang menguap yang melintas di depan bintang — yang juga bisa menjelaskan mengapa helium yang terukur bervariasi.

Yang belum cocok

Para penulis menandai beberapa teka-teki. Stronsium tidak ada: setiap model memprediksi stronsium lebih banyak daripada niobium, tetapi di sini stronsium lebih dari seratus kali lebih langka. Niobium bahkan melampaui nilai tertinggi dalam model mereka, dan kelebihan nikel atas besi sulit dijelaskan. Beberapa bintang yang diperkaya oleh materi bintang raksasa juga menunjukkan niobium lebih banyak daripada stronsium, mengisyaratkan proses yang terlewat oleh model; kimia di atmosfer planet itu juga bisa mengocok ulang unsur-unsurnya. Belum ada yang memodelkan atmosfer planet generasi kedua.

Objek ini tetap berstatus kandidat. Untuk menemukan yang lain, tim menyarankan untuk mencari tanda yang sama dalam spektrum ultraungu katai putih panas: banyak karbon dan unsur proses-s. Deteksi timbal akan memastikan susunan bintang asalnya.