Gerak Bintang di NGC 3603

planet evolution (info) ,

Studi dalam jangka waktu panjang yang dilakukan pada salah satu gugus bintang muda yang paling masif di Bima Sakti akhirnya bisa diselesaikan oleh para astronom dari Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg dan University of Cologne, dengan menggunakan NASA/ESA Hubble Space Telescope.

Studi ini dilakukan untuk memperbandingkan dua pengamatan yang dilakukan pada waktu terpisah 10 tahun. Perbandingan ini berhasil mengungkap pergerakan beberapa ratus bintang, yang terbukti bertentangan dengan model yang ada saat ini khususnya model evolusi gugus tersebut dan gerak bintang tidak memiliki kondisi tetap seperti yang diharapkan.

NGC 3603 yang dipotret Hubble. Kredit : NASA/ESA/Wolfgang Brandner (MPIA), Boyke Rochau (MPIA) and Andrea Stolte (University of Cologne)

Gugus Bintang
Gugus bintang biasa ( gugus bintang terbuka atau asosiasi bintang) beredar dari waktu ke waktu, dan tiap bintang akan memiliki jalannya sendiri. Gugus yang sangat masif dan kompak diperkirakan memiliki perjalanan yang sangat berbeda. Nah, dalam jangka waktu yang panjang, hal ini dapat menyebabkan terbentuknya kelompok yang masif dari bintang-bintang atau yang dikenal sebagai gugus bola. Gugus ini berisi bintang-bintang yang rapat dan tetap terikat oleh gravitasi satu sama lainnya selama milyaran tahun.

Dengan massa lebih dari 10000 massa Matahari dipadatkan dalam volum dengan diameter 3 tahun cahaya, gugus bintang muda masif di nebula raksasa NGC 3603 merupakan salah satu gugus bintang yang paling kompak di Bima Sakti. Nah sebagai perbandingan, dalam lingkungan bintang di dekat kita, volum yang sama hanya berisi tidak lebih dari satu bintang tunggal dalam hal ini Matahari.

Jadi apakah gugus bintang muda masif ini merupakan sebuah gugus bola yang sedang terbentuk?

Menyusuri Jejak Sang Bintang
Untuk mendapatkan jawaban yang lebih jelas, tim astronom yang dipimpin Wolfgang Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, MPIA) melakukan pelacakan pada gerak gugus banyak bintang. Diharapkan studi seperti ini akan dapat mengungkap apakah bintang-bintang tersebut memas sedang dalam proses bergeser atau akan menetap.

Selain itu, studi tersebut juga dimaksudkan untuk memisahkan anggota gugus bintang dari bintang yang tak punya hubungan dengan gugus ini namun kebetulan jika dilihat dari Bumi berada pada arah pandang yang sama.

Masalahnya, untuk melakukan pengukuran seperti ni tidaklah mudah. Sekarang coba bayangkan sebuah bintang bergerak menyamping dengan laju beberapa kilometer per detik – kecepatan yang umum di dalam gugus bintang. Jika dilihat dari jarak 20000 tahun cahaya (jarak NGC 3603 dari Bumi), maka posisi bintang tersebut di langit malam hanya akan bergeser tidak lebih dari sepersekian milyar derajat sudut per tahun. Dan pergeseran ini ada dalam batas kemampuan pengamatan yang paling presisi yang ada saat ini.

Dua Pengukuran dari Waktu Berbeda
Untuk bisa memecahkan masalah pergeseran yang demikian kecil, dibutuhkan sebuah perbandingan dari 2 pengamatan yang presisi dalam rentang waktu yang cukup lama. Dalam kasus ini, dua pengamatan yang diperbandingkan itu diakukan 10 tahun terpisah dengan kamera yang sama dari Teleskop Hubble.

Dari analisa yang dibuat dengan memperhitungkan semua gangguan yang mungkin terjadi, Brandner dan rekan-rekannya bisa mendapatkan tingkat akurasi yang dibutuhkan.

Dari pengamatan pada lebih dari 800 bintang, 50 di antaranya diidentifikasi sebagai bintang latar depan atau bintang-bintang yang sebenarnya tidak punya hubungan dengan gugus tersebut. Dari sisa 700 lebih bintang, para astronom bisa kemudian berhasil menentukan kecepatan yang presisi untuk 234 bintang dengan massa dan temperatur permukaan yang berbeda.

Menurut Boyke Rochau (MPIA),”Jika analisis ini selesai dilakukan, maka dicapai tingkat presisi 27 per satu juta detik busur per tahun. Nah untuk bisa dibayangkan, coba bayangkan kamu ada di Bremen mengamati sebuah obyek yang berada di Vienna. Dan kemudian si obyek bergerak ke samping hanya selebar rambut manusia. Inilah perubahan posisi semu yang dilihat yakni 27 pr satu juta detik busur.

Hasil Pengukuran Yang Mengejutkan
Setelah dilakukan perbandingan, hasil yang didapat untuk gerak gugus bintang tersebut cukup megejutkan. Jika ditelaah dari model yang sudah diterima secara luas, khususnya tentang pembentukan gugus bola yang lebih tua, kecepatan rata-rata seperti di NGC 3603 seharusnya bergantung pada massa.

Bintang dengan massa rendah akan bergerak lebih cepat sedangkan bintang bermassa besar akan bergerak lebih lambat. Dalam pengamatan ini, bintang yag dilihat rata-rata berada pada rentang massa antara 2-9 kali massa Matahari. Selain itu kesemua bintang tersebut bergerak pada kecepatan rata-rata yang sama yakni 4,5 km/detik, sesuai dengan perubahan posisi semu 140 mikro detik busur per tahun. Dari sini tampak kalau kecepatan rata-rata tidak bervariasi untuk massa bintang yang berbeda.

Dari data ini, diketahui kalau gugus bintang yang sangat masif ini belumlah tenang. Sebaliknya, kecepatan bintang masih mencerminkan kondisi awal saat gugus ini terbentuk, sekitar 1 juta tahun lalu. Menurut Andrea Stolte dari University of Cologne,” inilah pertama kalinya para astronom bisa mengukur gerak bintang dengan sangat presisi dalam gugus bintang muda yang demikian kompak. Dan penelitian ini jadi informasi penting bagi para astronom untuk bisa memahami pembentukan gugus bintang dan evolusinya.”

Yang masih jadi pertanyaan yang belum terjawab adalah, apakah gugus bintang muda masif di NGC 3603 ini suatu saat akan menjadi gugus bola. Sebuah pertanyaan yang masih terbuka untuk dicari jawabannya.

Jika dilihat dari hasil penelitian ini, tampaknya nasib gugus ini bergantung pada kecepatan bintang bermassa rendah yang terlalu redup untuk dapat dilakukan pengukuran yang lebih presisi dengan Teleskop Hubble.

Menurut Wolfgang Brandner, “Untuk bisa mengetahui bagaimana evolusi gugus bintang ini, para peeliti masih harus menunggu teleskop generasi berikutnya seperti James Webb Space Telescope (JWST) atau ESO’s European Extremely Large Telescope (E-ELT).”