Pasukan ahli astronomi baru-baru ini menggunakan Array Teleskop Infra merah-Optik Arizona (IOTA) dari tiga teleskop yang dihubungkan untuk mengintip 4 bilion tahun ke depan, ketika Matahari kita menjadi belon merah. Mereka memerhatikan beberapa bintang raksasa merah - nasib akhir Matahari kita - dan mendapati permukaannya berbintik-bintik dan bervariasi, ditutup dengan bintik matahari yang sangat besar.
Sebagai ahli astronomi semakin menghubungkan dua teleskop sebagai interferometer untuk mendedahkan perincian bintang yang lebih jauh, seorang astronom Keck Observatory menunjukkan kekuatan untuk menghubungkan tiga atau lebih teleskop bersama-sama.
Ahli astronomi Sam Ragland menggunakan Array Teleskop Inframerah-Optik Arizona (IOTA) dari tiga teleskop yang dihubungkan untuk mendapatkan perincian bintang-bintang gergasi merah tua yang belum pernah terjadi sebelumnya yang mewakili nasib akhirnya Matahari.
Secara mengejutkan, dia mendapati bahawa hampir satu pertiga dari raksasa merah yang ditinjaunya tidak cerah secara seragam di wajah mereka, tetapi tambal sulam, mungkin menunjukkan bintik-bintik besar atau awan yang serupa dengan bintik matahari, gelombang kejutan yang dihasilkan oleh amplop berdenyut, atau bahkan planet.
"Kepercayaan yang khas adalah bahawa bintang harus menjadi bola gas simetrik," kata Ragland, pakar interferometer. "Tetapi 30 peratus raksasa merah ini menunjukkan asimetri, yang mempunyai implikasi pada tahap terakhir evolusi bintang, ketika bintang seperti Matahari berkembang menjadi nebula planet."
Hasil yang diperoleh oleh Ragland dan rakan-rakannya juga membuktikan kemungkinan menghubungkan trio - atau bahkan quintet atau sextet - teleskop inframerah untuk mendapatkan gambar beresolusi lebih tinggi pada inframerah dekat daripada yang mungkin sebelumnya.
"Dengan lebih daripada dua teleskop, anda dapat meneroka jenis sains yang sama sekali berbeza daripada yang dapat dilakukan dengan dua teleskop," katanya.
"Ini adalah langkah besar untuk pergi dari dua teleskop ke tiga," tambah ahli teori Lee Anne Willson, pengarang kajian dan profesor fizik dan astronomi di Iowa State University di Ames. "Dengan tiga teleskop, anda dapat mengetahui bukan hanya seberapa besar bintang itu, tetapi sama ada simetri atau tidak simetri. Dengan lebih banyak teleskop, anda boleh mula mengubahnya menjadi gambar. "
Ragland, Willson dan rakan-rakan mereka di institusi di Amerika Syarikat dan Perancis, termasuk NASA, melaporkan pemerhatian dan kesimpulan mereka dalam sebuah makalah yang baru-baru ini diterima oleh The Astrophysical Journal.
Ironinya, susunan teleskop IOTA, beroperasi bersama di Mt. Hopkins oleh Smithsonian Astrophysical Observatory, Harvard University, University of Massachusetts, University of Wyoming, dan Massachusetts Institute of Technology's Lincoln Laboratory, ditutup pada 1 Julai untuk menjimatkan wang. Interferometer dua-teleskop pertama dimuat secara dalam talian pada tahun 1993, dan penambahan teleskop 45-sentimeter ketiga pada tahun 2000 mencipta trio interferometer optik dan inframerah pertama.
Pengarah IOTA Wesley A. Traub, sebelumnya dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) dan kini di Jet Propulsion Laboratory, menawarkan Ragland dan rakan-rakannya peluang untuk menggunakan array untuk menguji had interferometri berbilang teleskop, dan mungkin pelajari sesuatu tentang nasib Matahari yang hakiki.
Interferometer menggabungkan cahaya dari dua atau lebih teleskop untuk melihat lebih terperinci, mensimulasikan resolusi teleskop sebesar jarak antara teleskop. Walaupun ahli astronomi radio telah menggunakan tatasusunan selama bertahun-tahun untuk mensimulasikan teleskop yang jauh lebih besar, mereka mempunyai kelebihan panjang gelombang yang agak panjang - meter atau sentimeter - yang menjadikannya lebih mudah untuk mengesan perbezaan panjang gelombang pecahan antara waktu kedatangan cahaya pada teleskop yang terpisah. Melakukan interferometri pada inframerah dekat - pada panjang gelombang 1,65 mikron, atau kira-kira seperseribu milimeter, seperti yang dilakukan Ragland - jauh lebih sukar kerana panjang gelombang hampir seperseratus gelombang radio.
"Pada panjang gelombang pendek, kestabilan instrumen adalah kekangan utama," kata Ragland. "Bahkan getaran akan menghancurkan pengukuran sepenuhnya."
Ahli astronomi juga menggunakan teknologi baru untuk menggabungkan cahaya dari tiga teleskop IOTA: cip keadaan pepejal selebar setengah inci, yang disebut gabungan-optik rasuk-gabungan (IONIC), yang dikembangkan di Perancis. Ini berbeza dengan interferometer khas, yang terdiri daripada banyak cermin untuk mengarahkan cahaya dari beberapa teleskop ke pengesan biasa.
Fokus utama Ragland adalah bintang berjisim rendah hingga sederhana - mulai dari tiga perempat jisim Matahari hingga tiga kali jisim Matahari - ketika mereka menghampiri akhir hayat mereka. Ini adalah bintang yang melonjak menjadi raksasa merah beberapa miliar tahun sebelumnya, ketika mereka mula membakar helium yang terkumpul selama pembakaran hidrogen seumur hidup. Namun, pada akhirnya, bintang-bintang ini terdiri daripada teras karbon dan oksigen yang padat yang dikelilingi oleh cangkang di mana hidrogen diubah menjadi helium, dan kemudian helium menjadi karbon dan oksigen. Di kebanyakan bintang ini, hidrogen dan helium bergantian sebagai bahan bakar, menyebabkan kecerahan bintang berubah dalam jangka masa 100,000 tahun ketika bahan bakar berubah. Dalam banyak kes, bintang menghabiskan 200,000 tahun terakhirnya sebagai pemboleh ubah Mira - sejenis bintang yang cahayanya bervariasi secara berkala dalam kecerahan dalam jangka masa 80 hingga 1000 hari. Mereka dinamakan sebagai bintang prototaip di buruj Cetus yang dikenali sebagai Mira.
"Salah satu sebab saya tertarik dengan ini adalah Matahari kita akan mengambil jalan ini pada suatu ketika, 4 miliar tahun dari sekarang," kata Ragland.
Pada masa inilah bintang-bintang ini mulai meletupkan lapisan luar mereka dalam "angin super", yang akhirnya akan meninggalkan kerdil putih di tengah-tengah nebula planet yang berkembang. Willson memodelkan mekanisme di mana bintang-bintang tahap akhir ini kehilangan jisimnya, terutamanya walaupun angin bintang yang kuat.
Selama bulan yang semakin berkurang ini, bintang-bintang juga berdenyut mengikut urutan bulan hingga bertahun-tahun, kerana lapisan luar melambung ke luar seperti injap pelepas, kata Willson. Sebilangan besar bintang cabang raksasa asimptotik ini adalah pemboleh ubah Mira, yang selalu berubah-ubah ketika molekul terbentuk dan membuat kepompong lut atau hampir legap di sekitar bintang pada waktu itu. Walaupun sebilangan bintang ini terbukti tidak bulat, sebarang ciri asimetri, seperti kecerahan tambalan, tidak mungkin dapat dikesan dengan interferometer dua-teleskop, kata Ragland.
Ragland dan rakan-rakannya mengamati dengan IOTA sejumlah 35 pemboleh ubah Mira, 18 pemboleh ubah separa biasa dan 3 pemboleh ubah tidak teratur, semuanya dalam sekitar 1.300 tahun cahaya Bumi, di Galaksi Bima Sakti kita. Dua belas pemboleh ubah Mira terbukti mempunyai kecerahan asimetri, sementara hanya tiga dari semi-tetap dan salah satu yang tidak tetap menunjukkan kelainan ini.
Punca kecerahan tidak jelas ini, kata Ragland. Pemodelan oleh Willson telah menunjukkan bahawa pendamping, seperti planet di orbit yang mirip dengan orbit Musytari dalam sistem kita sendiri, dapat menimbulkan kebangkitan dalam angin bintang yang akan muncul sebagai asimetri. Bahkan planet seperti Bumi yang lebih dekat dapat menghasilkan bangun yang dapat dikesan jika angin bintang cukup kuat, walaupun planet yang terlalu dekat dengan sampul yang diperluas akan segera diseret ke dalam dan diuapkan oleh bintang.
Sebagai alternatif, sejumlah besar bahan yang dikeluarkan dari bintang dapat mengembun menjadi awan yang menyekat sebahagian atau semua cahaya dari bahagian bintang.
Apa pun penyebabnya, Willson berkata, "ini memberitahu kita bahawa anggapan bahawa bintang-bintang terang secara seragam adalah salah. Kita mungkin perlu mengembangkan generasi baru model tiga dimensi. "
"Kajian ini, yang terbesar dari kelas bintang jenis akhir ini, adalah yang pertama menunjukkan sejauh mana bintang jenis akhir, terutamanya pemboleh ubah Mira dan bintang karbon, menunjukkan kesan titik panas dan sejuk," kata penulis buku William Danchi dari Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA. "Ini mempunyai implikasi bagaimana kita menafsirkan pemerhatian ketika kita menggunakan interferometer inframerah untuk mencari planet di sekitar raksasa merah."
Penulis Ragland adalah Traub; Jean-Pierre Berger, P. Kern dan F. Malbet dari Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble (LAOG) di Perancis; Danchi; J. D. Monnier dan E. Pedretti dari University of Michigan, Ann Arbor; Willson; N. P. Carleton, M. G. Lacasse dan M. Pearlman dari CfA; R. Millan-Gabet dari California Institute of Technology; F. Schloerb, M. Brewer, K. Perraut, K. Souccar dan G. Wallace dari University of Massachusetts, Amherst; W. Cotton of the National Radio Astronomy Observatory di Virginia; Charles H. Townes dari University of California, Berkeley; P. Haguenauer dari ALCATEL Space Industries of Cannes, Perancis; dan P. Labeye dari Laboratoire d’Electronique de Technologie de l’Information (LETI) di Grenoble, yang merupakan sebahagian daripada Suruhanjaya Tenaga Atom Perancis (CEA). Cip IONIC dikembangkan bersama oleh LAOG, Institut de Microà © lectronique, ‰ ‰ lectromagnà © tisme et Photonique (IMEP) dan LETI.
Karya ini disokong oleh NASA melalui Michelson Postdoctoral Fellowship dan oleh National Science Foundation.
Observatorium W. M. Keck dikendalikan sebagai perkongsian saintifik di antara California Institute of Technology, University of California, dan NASA. Observatorium ini dimungkinkan oleh sokongan kewangan dari Yayasan W. Keck.
Sumber Asal: Siaran Berita Keck
