Kelahiran Bintang Mungkin Terjadi 10 Kali Lebih Cepat Dari Perkiraan

Para astronom telah lama berpikir bahwa dibutuhkan jutaan tahun bagi benih bintang seperti Matahari untuk bersatu. Awan yang sebagian besar terdiri dari gas hidrogen bergabung di bawah gravitasi menjadi inti prestellar yang cukup padat untuk runtuh dan memicu fusi nuklir. Sementara itu gaya magnet menahan materi di tempatnya dan memperlambat prosesnya.

Akan tetapi, pengamatan menggunakan teleskop radio terbesar di dunia meragukan periode pembentukan yang panjang ini. Para peneliti telah memperbesar inti prestellar di awan gas raksasa—pembibitan untuk ratusan bayi bintang. Mereka menemukan bahwa embrio kecil itu mungkin terbentuk 10 kali lebih cepat daripada yang diperkirakan, berkat medan magnet yang lemah.

“Jika ini terbukti terjadi di awan gas lain, itu akan menjadi revolusioner bagi komunitas pembentukan bintang,” kata Paola Caselli dari Institut Max Planck kepada Extraterrestrial Physics, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

Mempelajari kelahiran bintang dan tarik ulur antara gravitasi dan gaya magnet telah menjadi tantangan karena medan magnet bisa 100.000 kali lebih lemah dari Bumi. Satu-satunya cara langsung untuk mendeteksinya berasal dari fenomena yang disebut efek Zeeman, di mana medan magnet menyebabkan apa yang disebut garis spektral terbelah dengan cara yang bergantung pada kekuatan medan.

Garis spektral ini adalah pola terang atau gelap di mana atom atau molekul memancarkan atau menyerap panjang gelombang cahaya tertentu. Untuk awan gas, pemisahan Zeeman terjadi pada panjang gelombang radio, sehingga diperlukan teleskop radio. Dan piringan harus berukuran besar untuk memperbesar area kecil dari ruang dan mengungkapkan efek yang begitu halus.

Sebelumnya, para peneliti telah menggunakan teleskop radio Arecibo Puerto Rico—yang runtuh pada 2020—untuk mempelajari Lynds 1544, embrio bintang yang relatif terisolasi di dalam Awan Molekuler Taurus. Jaraknya hanya 450 tahun cahaya dari Bumi. Mereka mengukur medan magnet di lapisan tipis gas jauh dari inti, di mana gaya magnet mendominasi gravitasi. Mereka juga menganalisis medan yang lebih kuat di dalam inti, tempat gravitasi tetap mendominasi karena inti 10.000 kali lebih padat daripada lapisan luar, kata Richard Crutcher, astronom radio di University of Illinois, Urbana-Champaign.

Apa yang hilang adalah pemeriksaan wilayah perantara antara inti dan lapisan luar. Hal itu kini menjadi fokus dengan pelacak baru efek Zeeman—garis penyerapan hidrogen tertentu—yang terdeteksi oleh Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) sejauh lima ratus meter, piringan raksasa yang dibangun di dalam cekungan alami di barat daya Tiongkok.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Nature, para peneliti melaporkan kekuatan medan magnet 4 mikrogauss—tidak lebih kuat daripada di lapisan luar. “Jika teori standar berhasil, medan magnet harus lebih kuat untuk menahan peningkatan kepadatan awan 100 kali lipat. Itu tidak terjadi,” kata Di Li, kepala ilmuwan FAST yang memimpin penelitian.

“Makalah ini pada dasarnya mengatakan bahwa gravitasi menang di awan: Di situlah bintang mulai terbentuk, bukan di inti padat,” tambah Caselli. "Itu pernyataan yang sangat besar."

Temuan ini menyiratkan bahwa awan gas dapat berevolusi menjadi embrio bintang 10 kali lebih cepat dari yang diperkirakan sebelumnya, kata penulis utama Tao-Chung Ching dari National Astronomical Observatories dari Chinese Academy of Sciences.

Li mengatakan dia ingin mempelajari awan molekuler lain untuk melihat apakah pelajaran dari Lynds 1544 berlaku lebih umum. Ini dapat dilakukan dengan FAST atau susunan teleskop radio seperti Very Large Array di New Mexico, atau Square Kilometer Array yang akan datang di Afrika Selatan dan Australia.

Dengan menggunakan pelacak efek Zeeman yang dideteksi oleh FAST, para astronom bahkan mungkin dapat mengukur kekuatan medan magnet di piringan akresi gas dan debu di sekitar bintang yang baru lahir. Itu akan membantu para ilmuwan lebih memahami kondisi awal pembentukan planet, kata Patrick Hennebelle, astrofisikawan teoretis di Komisi Energi Alternatif dan Energi Atom Prancis.

Sejak dibuka pada 2016, FAST telah menjadi kekuatan utama dalam pencarian bintang yang berputar dan runtuh yang dikenal sebagai pulsar. Hasil baru menunjukkan bagaimana penglihatan yang tajam dan kepekaan yang luar biasa “harus mengarah pada kemajuan besar di semua bidang astronomi radio, termasuk pembentukan bintang,” kata Crutcher.

Pada April 2021, FAST secara resmi dibuka untuk para astronom dari luar Tiongkok. Li mengatakan FAST menerima aplikasi dari 16 negara, dan sekitar 10 persen hingga 15 persen dari waktu pengamatan fasilitas kini telah dialokasikan untuk pengguna di luar Tiongkok.