Selama lebih dari 400 tahun, ahli astronomi profesional dan amatur mengambil minat khusus untuk memerhatikan bintang Mira, kelas gergasi merah berubah-ubah yang terkenal dengan denyutan yang bertahan selama 80-1,000 hari dan menyebabkan kecerahan jelas mereka berubah-ubah dengan faktor sepuluh kali ganda atau lebih semasa kitaran.
Pasukan ahli astronomi antarabangsa yang diketuai oleh Guy Perrin dari Balai Cerap Paris / LESIA (Meudon, Perancis) dan Stephen Ridgway dari Balai Cerap Astronomi Optik Nasional (Tucson, Arizona, Amerika Syarikat) telah menggunakan teknik interferometrik untuk memerhatikan persekitaran dekat lima bintang Mira, dan terkejut apabila mendapati bintang-bintang dikelilingi oleh cengkerang wap air yang hampir telus, dan mungkin karbon monoksida dan molekul lain. Cengkerang ini memberikan bintang-bintang ukuran yang kelihatan besar. Dengan menembus lapisan ini dengan menggunakan cahaya gabungan beberapa teleskop, pasukan tersebut mendapati bahawa bintang Mira kemungkinan hanya separuh lebih besar daripada yang dipercayai sebelumnya.
"Penemuan ini menyelesaikan ketidakkonsistenan yang mengganggu antara pengamatan terhadap ukuran bintang Mira, dan model yang menggambarkan komposisi dan denyutan mereka, yang kini dapat dilihat secara umum saling setuju," Ridgway menerangkan. "Gambar yang disemak semula adalah bahawa bintang Mira adalah bintang yang sangat bercahaya namun relatif normal dari cabang raksasa asimptotik, tetapi mereka mempunyai denyutan resonan yang mendorong perubahan besarnya."
Bintang Mira sangat menarik kerana ukurannya serupa dengan Matahari dan mereka mengalami tahap akhir dari jalan evolusi yang sama yang akan dialami oleh semua bintang berjisim satu surya, termasuk Matahari. Oleh itu, bintang-bintang ini menggambarkan nasib Matahari kita lima bilion tahun dari sekarang. Sekiranya bintang seperti itu, termasuk cangkang sekitarnya, berada di kedudukan Matahari di sistem suria kita, cangkang wapnya akan meluas di luar orbit Marikh.
Walaupun diameternya sangat besar (hingga beberapa ratus jari-jari matahari), bintang gergasi merah seperti mata manusia tanpa mata di Bumi, dan bahkan teleskop terbesar gagal membezakan permukaannya. Cabaran ini dapat diatasi dengan menggabungkan isyarat dari teleskop yang terpisah menggunakan teknik yang disebut interferometri astronomi yang memungkinkan untuk mempelajari perincian yang sangat kecil di sekitar bintang Mira. Pada akhirnya, gambar bintang yang diperhatikan dapat dibina semula.
Bintang Mira diberi nama berdasarkan objek pertama yang dikenali, Mira (atau Omicron Ceti). Satu penjelasan yang mungkin untuk kebolehubahan ketara mereka adalah bahawa sejumlah besar bahan, termasuk debu dan molekul, dihasilkan pada setiap kitaran. Bahan ini menyekat sebahagian besar sinaran bintang yang keluar, sehingga bahan tersebut dilemahkan oleh pengembangan. Oleh itu, persekitaran dekat bintang Mira sangat kompleks, dan ciri-ciri objek pusat sukar diperhatikan.
Untuk mengkaji persekitaran bintang-bintang ini, pasukan yang diketuai oleh Perrin dan Ridgway melakukan pemerhatian di Infrared-Optical Telescope Array (IOTA) dari Smithsonian Astrophysical Observatory di Arizona. IOTA adalah interferometer bintang Michelson, dengan dua lengan membentuk susunan berbentuk L. Ia beroperasi dengan tiga pengumpul yang dapat ditempatkan di stesen yang berlainan di setiap lengan. Dalam kajian ini, pemerhatian dibuat pada beberapa panjang gelombang menggunakan jarak teleskop yang berlainan antara 10 hingga 38 meter.
Dari pemerhatian ini, pasukan dapat menyusun semula variasi kecerahan bintang di permukaan setiap bintang. Perincian sehingga kira-kira 10 mili-arka detik dapat dikesan. Sebagai perbandingan, pada jarak Bulan, ini sesuai dengan ciri-ciri melihat ukuran hingga 20 meter.
Pemerhatian dibuat pada panjang gelombang inframerah dekat yang menjadi perhatian khusus untuk kajian wap air dan karbon monoksida. Peranan yang dimainkan oleh molekul-molekul ini dicurigai beberapa tahun yang lalu oleh pasukan dan secara bebas disahkan oleh pemerhatian dengan Balai Cerap Angkasa Inframerah. Pemerhatian baru menggunakan IOTA dengan jelas menunjukkan bahawa bintang Mira dikelilingi oleh lapisan molekul wap air dan, sekurang-kurangnya dalam beberapa kes, karbon monoksida. Lapisan ini mempunyai suhu sekitar 2,000 K dan memanjang hingga sekitar satu radius bintang di atas fotosfera bintang, atau kira-kira 50 peratus dari diameter bintang Mira yang diperhatikan dalam sampel.
Kajian interferometrik sebelumnya terhadap bintang Mira membawa kepada anggaran diameter bintang yang bias oleh kehadiran lapisan molekul, dan dengan itu terlalu banyak dinilai. Hasil baru ini menunjukkan bahawa bintang-bintang Mira lebih besar satu setengah dari yang dipercayai sebelumnya.
Pemerhatian baru yang dikemukakan oleh pasukan ditafsirkan dalam kerangka model yang merapatkan jurang antara pemerhatian dan teori. Ruang antara permukaan bintang dan lapisan molekul sangat mungkin mengandungi gas, seperti atmosfera, tetapi jaraknya agak telus pada panjang gelombang yang diperhatikan. Dalam cahaya yang terlihat, lapisan molekul agak legap, memberikan kesan bahawa itu adalah permukaan, tetapi di inframerah, ia tipis dan bintang dapat dilihat melaluinya.
Model ini adalah yang pertama untuk menerangkan struktur bintang Mira pada jarak panjang gelombang spektrum yang luas dari inframerah yang dapat dilihat hingga pertengahan dan sesuai dengan sifat teori denyutan mereka. Walau bagaimanapun, kehadiran lapisan molekul yang jauh di atas permukaan bintang masih agak misteri. Lapisan terlalu tinggi dan padat untuk disokong sepenuhnya oleh tekanan atmosfera. Denyutan bintang mungkin berperanan dalam menghasilkan lapisan molekul, tetapi mekanisme belum difahami.
Oleh kerana bintang-bintang Mira mewakili tahap evolusi akhir bintang-bintang seperti Matahari, akan sangat menarik untuk menggambarkan proses yang berlaku di dalam dan di sekitarnya dengan lebih baik, sebagai bayangan nasib yang diharapkan oleh Matahari sendiri di masa depan. Bintang Mira mengeluarkan sejumlah besar gas dan habuk ke ruang angkasa, biasanya sekitar satu pertiga jisim Bumi setiap tahun, sehingga memberikan lebih dari 75 persen molekul di galaksi. Karbon, nitrogen, oksigen dan unsur-unsur lain yang kita buat kebanyakannya dihasilkan di bahagian dalam bintang-bintang tersebut (dengan unsur-unsur yang lebih berat berasal dari supernova), dan kemudian dikembalikan ke angkasa melalui kehilangan massa ini untuk menjadi sebahagian daripada bintang dan planet baru . Teknik interferometri yang semakin matang adalah mengungkapkan perincian atmosfer Mira, membuat para saintis dekat dengan memerhatikan dan memahami pengeluaran dan pelepasan molekul dan debu, ketika bintang-bintang ini mengumpulkan kandungannya pada skala astronomi.
Kertas itu? Menyingkap bintang Mira di belakang molekul: Pengesahan model lapisan molekul dengan jalur sempit interferometri inframerah ,? oleh Perrin et al., akan muncul dalam edisi jurnal Astronomy & Astrophysics yang akan datang.
Sumber Asal: Siaran Berita NOAO
