Apabila bintang seperti Matahari kita menghabiskan bahan bakar hidrogen mereka, mereka memasuki fasa yang dikenali sebagai Red-Giant-Branch (RGB). Ini dicirikan oleh bintang mengembang hingga beberapa kali ukuran asalnya, setelah itu mereka menumpahkan lapisan luar mereka dan menjadi kerdil putih yang padat. Selama beberapa bilion tahun akan datang, dipercayai bahawa bintang-bintang ini akan perlahan-lahan memakan sebarang objek dan cincin debu yang masih cukup dekat untuk dipengaruhi oleh graviti mereka.
Namun, seorang saintis warganegara bernama Melina Thévenot baru-baru ini membuat penemuan yang mengejutkan ketika memerhatikan sistem kerdil putih. Berdasarkan data dari misi Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), bintang ini telah menjadi kerdil putih selama berbilion tahun, tetapi masih mempunyai banyak lingkaran debu di sekitarnya. Dikenali sebagai LSPM J0207 + 3331 (atau J0207), penemuan ini dapat memaksa para penyelidik untuk mempertimbangkan semula model sistem planet.
Penemuan itu dibuat melalui Backyard Worlds: Planet 9, sebuah projek yang diketuai oleh Marc Kuchner (ahli astrofizik di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA) yang bergantung pada sukarelawan untuk menyusun data WISE untuk penemuan baru. Terletak sekitar 145 tahun cahaya di buruj Capricornus, para astronom mengesyaki bahawa J0207 mungkin merupakan contoh kerdil putih pertama yang diketahui dengan banyak cincin habuk, dan yang tertua.
Penemuan ini juga merupakan subjek kajian baru-baru ini yang diterbitkan di Jurnal Astrofizik ("Kerdil Putih 3 Gyr dengan Debu Hangat Ditemui melalui Dunia Belakang: Projek Sains Warga Planet 9"). Seperti yang dinyatakan oleh John Debes, ahli astronomi di Institut Sains Teleskop Angkasa di Baltimore dan pengarang utama di makalah tersebut, dalam siaran akhbar NASA baru-baru ini:
"Kerdil putih ini begitu tua sehingga proses apa pun yang memasukkan bahan ke dalam cincinnya mesti beroperasi pada skala waktu miliar tahun. Sebilangan besar model yang dibuat saintis untuk menjelaskan cincin di sekitar kerdil putih hanya berfungsi dengan baik hingga sekitar 100 juta tahun, jadi bintang ini benar-benar mencabar andaian kita tentang bagaimana sistem planet berkembang. "
Bintang itu dikesan oleh misi Penjelajah Inframerah Lebar-Lebar (WISE) NASA yang mengambil isyarat inframerah yang kuat, menunjukkan kehadiran debu. Berdasarkan kadar bintang kerdil putih semakin sejuk dari masa ke masa, pasukan Debes mengira dari suhu permukaannya - lebih dari 5,800° C (10,500° F) - bahawa J0207 telah berada dalam fasa kerdil putih selama kira-kira 3 bilion tahun.
Penemuan baru ini bertentangan dengan apa yang dicurigai oleh para astronom selama ini mengenai evolusi sistem bintang. Pada masa lalu, para astronom telah memerhatikan bagaimana planet dan asteroid yang bertahan dari fasa RGB bintang akan bergerak lebih jauh setelah memasuki fasa kerdil putihnya. Ini disebabkan bintang telah kehilangan sebahagian besar jisimnya, dan oleh itu pengaruh graviti pada objek sekitarnya.
Ahli astronomi menjangkakan bahawa inilah yang akan berlaku pada Sistem Suria kita dalam masa 5 bilion tahun. Setelah berkembang merangkumi Venus, Mercury, dan Bumi, Matahari kita akan kehilangan lapisan luarnya dan menjadi kerdil putih. Pada ketika ini, planet dan objek yang tinggal (yang mungkin termasuk tali pinggang Asteroid Utama, gergasi gas dan Sabuk Kuiper) semuanya akan melayang keluar.
Namun, dalam 1 hingga 4% kes, kerdil putih menunjukkan pelepasan inframerah yang menunjukkan bahawa mereka dikelilingi oleh cakera debu atau cincin. Para saintis berteori bahawa ini mungkin disebabkan oleh asteroid dan komet ditendang dari perutnya melalui interaksi graviti dengan planet yang dipindahkan dan dihantar ke arah bintang. Ketika badan-badan ini menghampiri kerdil putih, mereka terkoyak oleh gangguan pasang surut yang disebabkan oleh graviti bintang yang kuat.
Serpihan yang terhasil kemudian akan membentuk cincin berdebu yang perlahan-lahan jatuh ke dalam dan terkumpul ke permukaan bintang. Walau bagaimanapun, dalam semua kes sebelumnya, cakera dan cincin debu hanya diperhatikan di sekitar kerdil putih yang berusia sekitar satu miliar tahun. Ini sepertinya sesuai dengan anggapan bahawa kerdil putih yang lebih tua telah menghabiskan bekalan asteroid dan cincin debu yang dihasilkan.
Penemuan terbaru ini secara berkesan menjadikan J0207 kerdil putih tertua dan paling sejuk dengan habuk yang pernah diperhatikan. Ketika pertama kali melihat isyarat inframerah J0207, Melina Thévenot menganggapnya adalah data yang tidak baik. Pada waktu itu, dia telah mencari melalui European Space Agency Gaia arkib misi untuk kerdil coklat, yang hampir tidak dapat dikesan melebihi pelepasan inframerah mereka.
Setelah berunding dengan data inframerah WISE, dia menyedari bahawa terlalu terang dan jauh untuk menjadi kerdil coklat. Thévenot menyampaikan penemuan ini kepada pasukan Backyard Worlds: Planet 9, yang kemudian memperoleh pemerhatian susulan dari W. M. Keck Observatory di Hawaii. Seperti yang dijelaskan Thévenot:
"Itu adalah aspek pencarian yang sangat memotivasi. Para penyelidik akan menggerakkan teleskop mereka untuk melihat dunia yang telah anda temui. Namun, yang paling saya nikmati adalah interaksi dengan pasukan penyelidik yang hebat. Semua orang sangat baik, dan mereka selalu berusaha untuk memanfaatkan yang terbaik dari penemuan kami. "
Lebih-lebih lagi, Debes dan rakan-rakannya mengesyaki bahawa J0207 mungkin mempunyai sistem cincin. Mereka mencadangkan dalam kajian mereka bahawa ini terdiri daripada dua komponen yang berbeza: cincin luar nipis di mana graviti kerdil putih memecah asteroid, dan cincin yang lebih lebar lebih dekat dengan bintang. Pemerhatian baru ini mungkin akan memaksa para astronom untuk mempertimbangkan semula model mereka mengenai bagaimana sistem planet berkembang.
"Kami membina Backyard Worlds: Planet 9 kebanyakannya untuk mencari kerdil coklat dan planet baru di Sistem Suria," kata Kuchner. "Tetapi bekerja dengan saintis warga selalu menimbulkan kejutan. Mereka gagah - projek ini baru sahaja menyambut ulang tahun keduanya, dan mereka telah menemui lebih daripada 1,000 orang kerdil coklat. Kini setelah kami menghidupkan semula laman web dengan jumlah data WISE yang berlipat ganda, kami menantikan penemuan yang lebih menarik lagi. "
Selain memaksa memikirkan kembali bagaimana sistem planet berkembang dari masa ke masa, penyelidikan ini dapat memberikan petunjuk tentang masa depan Sistem Suria kita sendiri. Setelah Matahari kita menjadi kerdil putih, kemungkinan menghabiskan beberapa miliar tahun ke depan untuk memakan asteroid dan KBO yang dikeluarkan dari perutnya oleh gergasi gas yang masih hidup. Menurut kajian terbaru ini, mungkin juga terdapat sebentuk debu sekitar beberapa bilion tahun kemudian.
Dan sementara penemuan ini adalah kebaikan bagi para astronom, ia juga menunjukkan apa yang mungkin berkat kerjasama antara organisasi saintifik dan saintis warganegara. Pada zaman penyelidikan eksoplanet dan astronomi maju, jumlah data yang banyak menjadikan kolaborasi semacam itu tidak hanya diperlukan, tetapi sangat menguntungkan.
