[비즈한국] Nebula Helix (Helix Nebula) adalah benda langit yang sangat disukai oleh para penggemar astronomi. Ruang kosong di pusatnya dikelilingi oleh sisa-sisa gas yang kecil dan bulat, sementara di bagian luarnya terdapat sisa gas yang terhampar dalam bentuk elips yang sedikit terdistorsi ke kiri dan kanan. Tampilannya tampak seperti mata raksasa di ruang angkasa. Karena pesonanya yang luar biasa, nebula ini dijadikan gambar utama dalam seri dokumenter Cosmos karya Neil deGrasse Tyson pada tahun 2014. Saya pun menggunakan nebula ini sebagai foto sampul buku yang saya terbitkan tahun lalu, 'Nalmada Uju Han Jogak' (Sepotong Semesta Setiap Hari).
Di tengah awan gas yang tersebar ke segala arah di Nebula Helix, terdapat ruang kosong yang hampa. Dan tepat di tengahnya, terdapat mayat bintang mati yang tertinggal setelah atmosfer luarnya terlempar jauh sejak lama. Itulah katai putih. Selama ini astronom mengira bahwa hanya katai putih yang bertahan dan perlahan meredup dalam kesendirian. Namun, baru-baru ini ditemukan fakta bahwa ada identitas mengejutkan yang tersembunyi di sana. Di tempat ini, tengah berlangsung akhir yang tragis namun megah dari sebuah planet yang perlahan dihancurkan oleh gravitasi sang katai putih. Di tengah pemandangan indah yang ditinggalkan oleh sebuah bintang yang tewas sekian lama, ternyata kematian planet lain sedang terjadi secara beruntun.
Nebula Helix adalah awan gas yang berjarak sekitar 650 tahun cahaya di arah rasi bintang Aquarius. Ini adalah jejak yang ditinggalkan setelah sebuah bintang seperti Matahari menghilang. Mata raksasa semesta ini kini terbentang dengan lebar sekitar 5-6 tahun cahaya. Sisa-sisa ini masih terus mengembang dengan kecepatan 30 km per detik. Ketika bintang yang telah tewas lama tersebut melepaskan atmosfer luarnya, bagian dalamnya tersingkap, dan itulah yang tersisa hari ini sebagai katai putih WD 2226-210 di pusat Nebula Helix.
Meskipun ia adalah mayat bintang yang tidak lagi melakukan fusi nuklir, suhu bagian dalam bintang yang tersingkap setelah melepas atmosfer luar ini sangatlah panas. Suhu permukaannya mencapai 120.000 derajat. Namun, karena ukurannya yang terlalu kecil, bintang ini tampak redup secara keseluruhan. Diameter katai putih ini hanya sekitar 2% dari diameter Matahari. Karena suhunya yang sangat tinggi, ia bersinar putih, namun karena ukuran yang kerdil, ia disebut sebagai katai putih.
Karena suhunya yang sangat tinggi, energi dari katai putih biasanya banyak teramati pada spektrum cahaya dengan panjang gelombang sangat pendek seperti sinar ultraviolet. Namun, katai putih di pusat Nebula Helix agak aneh. Selain ultraviolet, cukup banyak energi yang teramati di spektrum inframerah. Pada pertengahan tahun 2000-an, para astronom yang menganalisis spektrum katai putih pusat Nebula Helix di berbagai panjang gelombang memperkirakan bahwa kelebihan inframerah ini terjadi karena katai putih tersebut dikelilingi oleh piringan debu yang tebal. Dalam pengamatan lanjutan, ditemukan komponen logam yang jelas pada spektrum katai putih. Beberapa astronom memperkirakan ini mungkin adalah jejak "kontaminasi" logam akibat asteroid atau planet yang kaya logam dimangsa oleh bintang tersebut sejak lama.
Berdasarkan pengamatan tersebut, para astronom memperkirakan bahwa di sekitar katai putih pusat Nebula Helix juga terdapat piringan debu yang dipenuhi oleh serpihan besar dan kecil serta sisa-sisa benda langit, serupa dengan Sabuk Kuiper di sekitar Matahari kita. Atau, bisa jadi komet yang dimiliki bintang pusat tersebut sejak masih hidup masih mengelilinginya seperti awan Oort.
Pada tahun 2024, terungkap bahwa kecerahan katai putih pusat tersebut berfluktuasi dalam periode tertentu. Para astronom memperkirakan bahwa ini mungkin karena masih ada satu planet yang bertahan dan menjaganya. Jika sebuah planet gas seukuran Neptunus mengorbit di sekitar katai putih dengan kemiringan orbit sekitar 25 derajat (terhadap nebula itu sendiri), maka fluktuasi kecerahan katai putih pusat yang teramati dapat dijelaskan. Berdasarkan hal ini, para astronom memperkirakan ada satu planet yang tidak hancur sepenuhnya dan masih mengorbit di dekat katai putih tersebut. Meski begitu, tidak bisa sepenuhnya dikesampingkan kemungkinan bahwa fluktuasi kecerahan tersebut bukan disebabkan oleh planet, melainkan karena ketidakstabilan intrinsik katai putih itu sendiri.
Selain hal ini, ada satu misteri lagi pada katai putih pusat Nebula Helix yang belum terpecahkan selama hampir 40 tahun. Sejak tahun 1980-an, para astronom telah mendeteksi sinar-X yang jelas dan tak terjelaskan dari katai putih pusat ini. Namun ini aneh. Biasanya, sinar-X dihasilkan ketika ada benda langit yang memancarkan energi jauh lebih ekstrem daripada sinar ultraviolet. Padahal, nebula planet hanyalah sisa jejak bintang yang sudah lama mati. Walaupun ada katai putih yang panas, sinar-X yang intens di Nebula Helix tidak bisa dijelaskan hanya oleh katai putih saja. Artinya, ada sesuatu yang lain.
Dalam penelitian terbaru yang memanfaatkan data pengamatan teleskop luar angkasa Chandra X-ray, para astronom mengatakan bahwa ini mungkin menjadi bukti keberadaan planet kedua. Mungkin saja di dekat katai putih pusat Nebula Helix tidak hanya ada satu, tetapi dua planet. Namun salah satunya telah hancur karena tertarik oleh gravitasi kuat katai putih seiring dengan kematian bintang tersebut, dan kepingan planet yang hancur itu tersedot dengan cepat ke dalam katai putih. Sementara itu, satu planet sisanya yang belum hancur mungkin masih mengorbit di dekatnya.
Para astronom memperkirakan bahwa dahulunya ada satu planet lagi yang sebesar Jupiter, dan planet ini tertarik oleh gravitasi kuat katai putih, orbitnya perlahan menyusut, lalu hancur. Dalam proses ini, materi planet jatuh dengan kecepatan sangat tinggi ke permukaan katai putih, dan pada saat itu, materi planet dapat dipanaskan hingga suhu yang sangat ekstrem. Dengan demikian, di sekitar katai putih pusat terbentuk piringan tipis dari serpihan planet yang panas membara. Prinsipnya sama seperti piringan akresi, piringan panas yang terbentuk di sekitar lubang hitam saat ia memangsa bintang.
Piringan akresi yang terbentuk di sekitar katai putih memiliki suhu yang sangat panas sehingga dapat memancarkan cahaya yang cukup kuat dalam sinar-X. Jika analisis ini benar, katai putih pusat Nebula Helix dapat dilihat sebagai lokasi yang sangat unik. Tidak hanya dikelilingi oleh sabuk asteroid yang agak biasa, tetapi mungkin juga dikelilingi oleh piringan akresi yang sangat panas di bagian dalamnya—sebuah pemandangan di mana ia dikelilingi oleh piringan debu dengan cara yang berbeda di sisi dalam dan luarnya.
Mulai dari ROSAT tahun 1992, Chandra tahun 1999, hingga teleskop XMM-Newton tahun 2002, melalui pengamatan teleskop luar angkasa selama 10 tahun, kini kita dapat melacak apa yang terjadi pada katai putih yang tinggal di pusat Nebula Helix, bahkan hingga perubahan sinar-X-nya. Menariknya, sinar-X di sini tidak selalu konstan. Sinar-X tersebut menunjukkan ritme teratur yang menguat dan melemah dengan periode pendek sekitar 2,9 jam. Para astronom berpendapat bahwa keteraturan ini adalah bukti kuat bahwa masih ada sesuatu yang mengorbit bersama katai putih ini dalam periode tertentu. Planet raksasa sebesar Jupiter yang ada di sana mungkin sudah lenyap, namun sisa-sisa yang tertinggal dalam proses kehancuran planet tersebut mungkin masih ada di sana dan mengorbit di sekitar katai putih.
Ada kemungkinan bahwa entitas yang terperangkap di dekatnya bukanlah sisa planet sejenis Jupiter, melainkan bintang yang massanya relatif kecil. Namun, dibandingkan dengan planet, bintang memiliki gravitasi internal yang jauh lebih kuat sehingga tidak mudah hancur hanya karena mendekati katai putih. Oleh karena itu, jika yang ada di dekat katai putih bukanlah planet melainkan bintang kecil yang biasa, maka sinar-X yang jelas dan teratur yang teramati saat ini tidak akan tercipta. Itulah sebabnya para astronom memperkirakan bahwa di pusat Nebula Helix sedang terjadi fenomena di mana katai putih sedang memangsa planet gas.
Temuan ini menunjukkan kemungkinan adanya jenis bintang variabel baru. Bintang variabel yang kita kenal selama ini biasanya adalah bintang tidak stabil yang telah berevolusi dan kecerahannya berfluktuasi karena terus-menerus menyusut dan mengembang. Namun temuan kali ini menunjukkan bahwa proses bintang yang sudah mati memangsa sisa-sisa planet yang masih ada di dekatnya juga dapat menyebabkan perubahan kecerahan yang berfluktuasi dengan ritme yang sama. Ini memberikan petunjuk menarik untuk menyelidiki lebih dalam tidak hanya proses kematian bintang, tetapi juga kisah bintang-bintang yang berfluktuasi dengan ritme berbeda di seluruh alam semesta.
Nebula Helix tampak persis seperti apa yang akan dialami oleh Matahari kita setelah menyelesaikan sisa umurnya yang masih 5 miliar tahun lagi. Karena Matahari kita bukanlah bintang yang terlalu masif, ia tidak akan menjadi supernova, melainkan hanya menyisakan nebula planet seperti ini. Dalam prosesnya, Matahari akan membengkak, dan pada saat-saat terakhir, ia akan melepaskan atmosfer luarnya ke segala arah, menghilang dan hanya menyisakan katai putih kecil di pusatnya.
Ketika saat itu tiba, Bumi kita mungkin sudah lama menjadi bagian dari Matahari dan ikut tertangkap. Namun, planet gas yang letaknya relatif jauh dari Matahari seperti Jupiter dan Saturnus mungkin tidak akan hancur seketika, melainkan cukup beruntung untuk bertahan dan diam-diam menjaga Matahari yang telah menjadi katai putih. Dan saat itu tiba, tata surya kita juga akan menjadi mata semesta raksasa bagi seseorang, menatap mereka tanpa henti. Nebula Helix ibarat pesan kematian yang paling indah sekaligus cermin yang menunjukkan nasib kita 5 miliar tahun ke depan.
Referensi
https://chandra.cfa.harvard.edu/press/25_releases/press_030425.html
https://academic.oup.com/mnras/article/536/3/2477/7922854?login=false
Siapakah penulis Ji Ung-bae? Dia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', dia memiliki impian untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, dia meneliti evolusi galaksi melalui interaksi antargalaksi di Galaxy Evolution Research Center dan Near-Cosmology Laboratory di Universitas Yonsei, serta aktif dalam berbagai kegiatan komunikasi sains seperti ceramah dan penulisan. Dia telah menulis buku-buku seperti 'Ssum Taneun Cheonmundae' (Observatorium yang Sedang PDKT), 'Haru Jongil Uju Saenggak' (Memikirkan Semesta Sepanjang Hari), dan 'Byeol, Bit-ui Gwahak' (Bintang, Sains Cahaya).