Kira-kira lima puluh tahun yang lalu, para astronom meramalkan nasib akhir Matahari kita. Menurut teorinya, Matahari akan menghabiskan bahan bakar hidrogennya berbilion tahun dari sekarang dan berkembang menjadi Gergasi Merah, diikuti dengan menumpahkan lapisan luarnya dan menjadi kerdil putih. Selepas beberapa bilion tahun penyejukan, bahagian dalamannya akan mengkristal dan menjadi kukuh.
Sehingga baru-baru ini, ahli astronomi mempunyai sedikit bukti untuk menyokong teori ini. Tetapi terima kasih kepada ESA Balai Cerap Gaia, ahli astronomi kini dapat memerhatikan beratus-ratus ribu bintang kerdil putih dengan ketepatan yang sangat besar - mengukur jarak, kecerahan dan warnanya. Ini pada gilirannya telah memungkinkan mereka untuk mengkaji apa masa depan Matahari kita ketika bukan lagi bintang kuning yang hangat yang kita kenal dan sayangi hari ini.
Kajian yang menerangkan penemuan ini baru-baru ini muncul dalam jurnal Alam semula jadi di bawah tajuk "Penghabluran teras dan penumpukan dalam urutan penyejukan kerdil putih yang sedang berkembang." Kajian ini diketuai oleh Pier-Emmanuel Tremblay, seorang penolong profesor di University of Warwick, dan merangkumi beberapa penyelidik dari kumpulan Astronomi dan Astrofizik Warwick, Université de Montréal, dan University of North Carolina.
Ketika datang ke evolusi bintang, pemerhatian selama beberapa dekad yang digabungkan dengan model teoritis telah memungkinkan para astronom menyimpulkan apa yang akan terjadi pada bintang berdasarkan klasifikasinya. Walaupun bintang yang lebih besar (seperti raksasa super biru) akhirnya menjadi supernova dan menjadi bintang neutron atau lubang hitam, bintang yang lebih kecil seperti Matahari kita akan menumpahkan lapisan luarnya untuk menjadi nebula planet, dan akhirnya menyimpulkan kitaran hidup mereka sebagai kerdil putih.
Bintang-bintang ultra padat ini terus memancarkan radiasi ketika mereka menyejuk, proses yang berlangsung selama berbilion tahun. Akhirnya, bahagian dalamannya akan cukup sejuk - kira-kira 10 juta ° C (50 juta ° F) - bahawa tekanan ekstrem yang diberikan pada teras mereka akan menyebabkan bahan di sana terhablur dan menjadi padat. Dianggarkan bahawa ini adalah nasib hingga 97% bintang di Bima Sakti, sementara selebihnya akan menjadi bintang neutron atau lubang hitam.
Oleh kerana kerdil putih adalah antara bintang tertua di Alam Semesta, mereka sangat berguna untuk ahli astronomi. Oleh kerana kitaran hidup mereka dapat diramalkan, mereka digunakan sebagai "jam kosmik" untuk menganggarkan usia kumpulan bintang tetangga dengan tahap ketepatan yang tinggi. Tetapi menentukan apa yang terjadi pada orang kerdil putih menjelang akhir kitaran hidup mereka telah mencabar.
Sebelum ini, para astronom terhad ketika mengetahui jumlah kerdil putih yang dapat mereka pelajari. Semua itu berubah dengan penggunaan Gaia, sebuah balai cerap ruang yang telah menghabiskan beberapa tahun kebelakangan dengan tepat mengukur kedudukan, jarak dan gerakan bintang demi membuat katalog ruang 3D paling terperinci yang pernah dibuat.
Sebagai Pier-Emmanuel Tremblay, ERC * Start Grant Fellow, menunjukkan dalam siaran akhbar ESA baru-baru ini:
“Sebelumnya, kami hanya memiliki jarak hanya beberapa ratus orang kerdil putih dan banyak dari mereka berada dalam kelompok, di mana mereka semua memiliki usia yang sama. Dengan Gaia, kita sekarang memiliki jarak, kecerahan dan warna ratusan ribu kerdil putih untuk sampel yang besar di cakera luar Bima Sakti, merangkumi pelbagai massa awal dan semua jenis usia. "
Untuk kajian mereka, para astronom menggunakan data Gaia untuk menganalisis lebih dari 15 000 calon sisa bintang dalam 300 tahun cahaya Bumi. Dari sampel ini, mereka dapat mengenal pasti lebihan jumlah bintang (aka tiang) yang mempunyai warna dan cahaya tertentu yang tidak sesuai dengan jisim atau usia mana pun.
Penumpukan ini, pernah dibandingkan dengan model bintang evolusi, nampaknya bertepatan dengan tahap perkembangan di mana bintang kehilangan haba dalam jumlah yang banyak. Proses ini melambatkan proses penyejukan semula jadi dan menyebabkan bintang-bintang mati berhenti meredup, yang menjadikannya muncul hingga 2 bilion tahun lebih muda daripada yang sebenarnya.0
"Ini adalah bukti langsung pertama bahawa kerdil putih mengkristal, atau peralihan dari cecair ke pepejal," jelas Tremblay dalam kenyataan media Warwick. "Diperkirakan lima puluh tahun yang lalu bahwa kita harus melihat peningkatan jumlah kerdil putih pada cahaya dan warna tertentu akibat penghabluran dan hanya sekarang ini telah diperhatikan."
Corak ini, di mana kilauan tidak berkaitan dengan usia, merupakan salah satu ramalan utama yang dibuat mengenai penghabluran kerdil putih 50 tahun yang lalu. Sekarang bahawa ahli astronomi mempunyai bukti langsung mengenai proses ini di tempat kerja, kemungkinan besar mempengaruhi pemahaman kita mengenai kumpulan bintang kerdil putih apa yang harus dimasukkan.
"Kerdil putih secara tradisional digunakan untuk penuaan usia dari penduduk bintang seperti kelompok bintang, cakera luar, dan lingkaran cahaya di Bima Sakti kita," kata Tremblay. "Kita sekarang harus mengembangkan model kristalisasi yang lebih baik untuk mendapatkan anggaran yang lebih tepat mengenai usia sistem ini."
Sebagai contoh, sementara semua kerdil putih akan mengkristal pada suatu ketika dalam evolusi mereka, masa yang diperlukan berbeza-beza berdasarkan bintang. Kerdil putih yang lebih besar menyejuk dengan lebih cepat dan mencapai suhu di mana penghabluran berlaku lebih cepat (dalam masa kira-kira satu bilion tahun). Kerdil putih yang lebih kecil, yang akan menjadi Matahari kita, mungkin memerlukan enam bilion tahun untuk melakukan peralihan yang sama.
"Ini bererti bahawa berbilion kerdil putih di galaksi kita telah menyelesaikan prosesnya dan pada dasarnya adalah bola kristal di langit," kata Tremblay. Sementara itu, Matahari kita diharapkan dapat menjalani peralihan ini dalam sekitar sepuluh bilion tahun lagi. Pada ketika itu, Matahari kita akan keluar dari fasa Cabang Raksasa Merah, menjadi kerdil putih, dan memulai proses penghabluran.
Ini hanyalah wahyu terbaru yang datang dari Gaia misi, yang telah menghabiskan lima tahun terakhir membuat katalog objek cakerawala di Bima Sakti dan galaksi yang berdekatan. Sebelum misi berakhir (dijangka berlaku pada tahun 2022), dua lagi pelepasan data dijadualkan, dengan pelepasan DR3 dijadualkan pada tahun 2021 dan pelepasan terakhir masih belum ditentukan.
* Penyelidikan ini dimungkinkan berkat pembiayaan oleh European Research Council (ERC).
